第三章 直流斩波电路2

电力电子技术PowerElectronicTechnology3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路3.2复合斩波电路和多相多重斩波电路复合斩波电路——不同基本斩波电路组合多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合优点：1.扩大单个变换器的输出容量2.输出更高的电压或更大的电流3.扩大DC-DC的应用范围EV+-RLVDioEMuoM3.2.1电流可逆斩波电路EVDLVEMuoMEVDLVEMuoMEV+-RLVDioEMuoM3.2.1电流可逆斩波电路EVDLVEMuoMM可见电流可正、可负但电压只能有一种方向，工作在第Ⅰ、Ⅱ象限工作时应避免直通现象结构与工作方式•V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行，工作于第1象限-工作方式Ⅰ•V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行，工作于第2象限-工作方式Ⅱ3.2.1电流可逆斩波电路ELV1VD1uoioV2VD2EMMR3.2.1电流可逆斩波电路第3种工作方式-ⅢELV1VD1uoioV2VD2EMMR不能同时导通，互补信号V1tV2ttiLtuo电流可逆斩波电路：电枢电流可逆，两象限运行，但电压极性是单向的当需要电动机进行正、反转以及可电动又可制动的场合，须将两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压，成为桥式可逆斩波电路3.2.2桥式可逆斩波电路3.2.2桥式可逆斩波电路ELV1VD1uoioV2VD2EMMRLV3VD3uoioV4VD4EMMREELR+-V1VD1uoV3EMV2VD2ioV4VD3VD4M结构和工作方式使V4保持通时，V1、VD1和V2、VD2等效为电流可逆斩波电路，向电动机提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限使V2保持通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电流可逆斩波电路，向电动机提供负电压，可使电动机工作于第3、4象限ELR+-V1VD1uoV3EMV2VD2ioV4VD3VD4M3.2.2桥式可逆斩波电路双极性工作方式•V1与V4同时通断，V2与V3同时通断•V1与V2通断互补，V3与V4通断互补•输出电压波形中电压有正有负，故称双极性。3.2.2桥式可逆斩波电路ELR+-V1VD1uoV3EMV2VD2ioV4VD3VD4MABV1,4tV2,3ttiLtuo双极性3.2.2桥式可逆斩波电路•数量关系电流连续时，负载电压平均值EETTtEttttU)12(2onoffonoffonoton—VT1通的时间toff—VT1断的时间a--导通占空比REUIMoo•负载电流平均值uoioiot000tt211234a)b)c)2、单极性工作方式3.2.2桥式可逆斩波电路ELR+-V1VD1uoV3EMV2VD2ioV4VD3VD4MV1tV2ttiLtuo3.2.2桥式可逆斩波电路•数量关系电流连续时，负载电压平均值EETtEtttUonoffononoton—VT1通的时间toff—VT1断的时间a--导通占空比REUIMoo•负载电流平均值uoioiot000tt211234a)b)c)3、受限单极性工作方式•V1不断调制，V4全通，V3与V2全断•或V2不断调制，V3全通，V1与V4全断3.2.2桥式可逆斩波电路ELR+-VT1VD1uoVT3EMVT2VD2ioVT4VD3VD4MV1ttiLtuo采用一般直流变换器作为供电电源时，输出电压波纹不可避免，尽管设置滤波环节，但基于经济和技术上的考虑，滤波参数往往不能太大。鉴于输出电压和负载电流的脉动都与调制频率有关，考虑提高调制频率来达到减小平波电抗器的体积与重量。但调制频率受开关器件的开关频率限制。而且在大容量场合，单个器件难以满足要求，需要串并联器件使用，这又带来了其他技术问题，均压和均流。2.2.3多相多重斩波电路多相多重斩波电路是在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成的•相数——一个控制周期中电源侧的电流脉波数。•从电源侧看，不同相位的斩波回路数。•重数——一个控制周期中负载电流脉波数•从负载侧看，不同相位的直流变换回路数2.2.3多相多重斩波电路2.2.3多相多重斩波电路示例：3相3重降压斩波电路相当于由3个降压斩波电路单元并联而成，总输出电流为3个斩波电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的3倍，脉动频率也为3倍由于3个单元电流的脉动幅值互相抵消，使总的输出电流脉动幅值变得很小LEV1V2V3i1i2i3VD3VD2L1L2L3iouou1u2u3VD1M2.3多相多重斩波电路•3相3重降压斩波电路工作波形tOtttttttOOOOOOOu1u2u3i1i2i3io•因此这种电路对输入侧滤波器和输出侧平波电抗器要求明显降低，减小了装置的体积和重量。•图中的电源电流是三个开关器件通态时电流瞬时值之和，故电源电流在一个开关周期内也是脉动3次。LEV1V2V3i1i2i3VD3VD2L1L2L3iouou1u2u3VD1M2.2.3多相多重斩波电路•很显然，并联的单元越多（相数），输出电压、电流脉动程度越小，使输出电流脉动率（电流脉动幅值与电流平均值之比）降低，感应干扰减小•和单相时相比，设输出电流最大脉动率一定时，所需平波电抗器总重量大为减轻•多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用tOtttttttOOOOOOOu1u2u3i1i2i3io2.2.3多相多重斩波电路•对于不同电源和负载数，电路叫法不同。•当上述电路电源公用而负载为3个独立负载时，则为3相1重斩波电路•而当电源为3个独立电源，向一个负载供电时，则为1相3重斩波电路LEV1V2V3i1i2i3VD3VD2L1L2L3iouou1u2u3VD1M总结•DC-DC变换电路的主要形式：–直-交-直变换，适用于小功率的电源变换和变压比较大的变换中；–斩波电路，适用于不需要隔离的场合和升压、降压比不大的场合。•斩波电路的重要功能：通过控制直流电源的通和断，实现对负载上的平均电压和功率进行控制，即调压、调功。•斩波电路的控制方式：PWM、PFM、混合调制总结•斩波电路的基本形式：EVT+-RLVDioEMuoiGMEVTRLVDCioi1uoVDLVTi1i2uLuoILERVDCVTL1L2UoUCRVDEVTi1L1C1uC1i2L2C2uoRVDEVTi1C1L1uoC2L2升压降压升降压CukSepicZetaEETtEtttUonoffononoEtTEtttUoffoffoffonoEEtTtEttU1ononoffono