电力电子-直流-直流斩波电路

2015-08-20 18:19阅读：

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直-直流转换电路（变流）也称为斩波电路，功能是将固定电压或电流转化为可调的电压或者电流。按其输入与输出大小关系可分为：BUCK型（降压斩波），BOOST型（升压斩波），Sepic、Cuk、Zeta型（升降压斩波电路）。以上的斩波电路经过组合就成为复合斩波电路，它们都是直接接触型。当然，有些为了安全或者其他因素，采用隔离技术（变压器），就有了正激电路和反激电路。
先介绍降压斩波电路，顾名思义就是输出电压值可调但是为一个小于输入的固定电压值。如图所示：

BUCK型斩波电路
如图所示，当IGBT导通时，电源向L充电，并且

pan>R也有一定电压。（Em是负载的反电动势，如果没有可以不取，L是代表负载时感性负载）所以i0是逐渐上升的一个值，输出电压为U0=E。当IGBT断开时，由于电感的作用，i0并不会马上回到0，而是逐渐减少，此时，二极管续流，Uo=0。而我们关注的是电压的平均值（有效值）————直流变流真谛。所以Uo=（Ton*E+Toff*0）/T=a*E(a为IGBT导通的占空比)。故我们就实现了，利用控制IGBT导通时间实现降压斩波。注意在i0如果为0时电压u0会提高，所以尽量避免电流断续的情况，即占空比不能太小，电感也不能太小。断续方法的计算可见课件5-2。
BOOST（升压斩波）电路原理差不多,原理图如下：

由于L与C的值很大。当IGBT导通时，电源E向电感充电，且电流i1基本为恒指，电容向R供电，基本也是恒值。当IGBT断开时，E，L同时向C充电并且向R供电。由于一个周期内电感充放电电压值应当守恒，有：
E*i1*ton=(E-U0)i1*toff à U0=T/toff*E=B*E（B>1）故为升压斩波。输出平均电流为Io=Uo/R
能升压的原理主要是大电容以及大电感的储能作用~~
升降压电路是根据BOOST与BUCK结合起来的，原理图如下：

当IGBT导通，电源E向L充电，同时C向R充电。当IGBT断开时，L向R提供电，并且向C充电，由于电压方向与电源方向相反，所以也称为反极性斩波电路。根据电感通断态应该守恒，得到Uo=ton/toff*E。可见，通过改变占空比可以实现升压和降压，故称为升降压斩波。
上述的电路主要利用L作为中介，充放电。当利用C为中介充放电我们称为Cuk斩波电路。原理图如下：

IGBT导通时回路是E-L1-V和R-L2-C-V。当IGBT断开时，回路是E-L1-C-VD和R-L2-VD。根据C在一个周期内电流应为0，所以有i2*ton=i1*toff->i2/i1=1-a/a。所以Uo=(a/1-a)*E
与升降压斩波电路相比，Cuk斩波电路有一个明显的优点，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很小，有利于对输入、输出进行滤波。

以下是与之类似的Sepic和Zeta电路

原理相似，只需分析两个过程回路以及C中输入输出电流相等即可，Uo=(a/1-a)*E。

原理相似，只需分析两个过程回路以及C中输入输出电流相等即可，Uo=(a/1-a)*E。

经过升降压斩波组合后，可以复合为一个周期内既可以升压也可以降压的电路。这常用于电机的制动，因为降压斩波能使电机工作在第一象限，而升压斩波能使电机工作在第二象限。以下电流可逆电路就是工作在以上原理，电流可正可负但是电压维持在正。原理图如下：