石河子大学：《电力电子技术》课程教学课件（PPT讲稿）第5章 直流直流变流电路

5.1.1降压斩波电路 ■对降压斩波电路进行解析 ◆基于分时段线性电路这一思想，按V处于通态和处于断态两个过程来分析， 初始条件分电流连续和断续。 ◆电流连续时得出 10 E Em eap-1 E -m (5-9) R R ep-1 R 1-e1 E Em 1-e E 10 1-e-TI R R I-e-p (5-10) R 式中UR,日=EE,4:-（)引-m,1和分别是负 载电流瞬时值的最小值和最大值。 把式（5-9)和式（5-10)用泰勒级数近似，可得 (5-11) R 平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。 机械电气工程学院电气教研室 6/44 电力电子技术

6/44 5.1.1 降压斩波电路 ■对降压斩波电路进行解析 ◆基于分时段线性电路这一思想，按V处于通态和处于断态两个过程来分析， 初始条件分电流连续和断续。 ◆电流连续时得出 R E m e e R E R E e e I m T t         − − − − =         − − = 1 1 1 1 / / 10 1     R E m e e R E R E e e I m T t         − − − − =         − − = − − − −     1 1 1 1 / / 20 1 式中， ， ， ， ，I10和I20分别是负 载电流瞬时值的最小值和最大值。  = T / m = Em / E      =            = T T t t 1 1 / 把式（5-9）和式（5-10）用泰勒级数近似，可得 ( ) o I R m E I I = −    10 20 平波电抗器L为无穷大，此时负载电流最大值、最小值均等于平均值。 (5-9) (5-10) (5-11)  = L/ R

5.1.1降压斩波电路 ◆(3-11)所示的关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路 中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即 EI。ton=RIT+EnmI。T (5-12) 则 1。= aE-Em (5-13) R 假设电源电流平均值为L,则有 tan1。=l。 (5-14 其值小于等于负载电流L,由上式得 EL1=aEI。=UI。 5-15) 即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。 机械电气工程学院电气教研室 7/44 电力电子技术

7/44 5.1.1 降压斩波电路 ◆(3-11)所示的关系还可从能量传递关系简单地推得，一个周期中，忽略电路 中的损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等，即 EIo t o n = RIo T + Em I o T 2 则 R E E I m o − =  假设电源电流平均值为I1，则有 o o on I I T t I 1 = = 其值小于等于负载电流Io，由上式得 o o o EI =EI = U I 1 即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。 (5-12) (5-13) (5-14) (5-15)

5.1.1降压斩波电路 ◆电流断续时有I1o0,且tm+t时，2-O,可以得出 1-(1-m)e (5-16) m 电流断续时，t<4 由此得出电流断续的条件为 m> (5-17 ep 输出电压平均值为 U。 E+-4,)E= m E 5-18) T 负载电流平均值为 。=70d+d-a- E U。-Em (5-19) T R R 机械电气工程学院电气教研室 8/44 电力电子技术

8/44 5.1.1 降压斩波电路 ◆电流断续时有I10=0，且t=ton+tx时，i2=0，可以得出       − − = − m m e t x   1 (1 ) ln 电流断续时，tx<toff，由此得出电流断续的条件为 1 1 − −    e e m 输出电压平均值为 m E T t t T t E T t t E U on on x m on x o             + = + − + − − = 1 ( )  负载电流平均值为 R U E R E m T t t i t i t T I o n x o m t t t t o o n o n x o n −  =      +  = −      = +   +  0 1 d 2 d 1 (5-16) (5-17) (5-18) (5-19)

5.1.1降压斩波电路 ■例5-1在图5-1a所示的降压斩波电路中，.已知E=200V,R=102,L值 极大，Em=30V,，T=50,s,tom=20s,计算输出电压平均值Uo,输出电 流平均值I。 解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为 U。=mE= 20×200 =80(V) T 50 输出电流平均值为 80-30 5(A) R 10 机械电气工程学院电气教研室 9/44 电力电子技术

9/44 5.1.1 降压斩波电路 ■例5-1 在图5-1a所示的降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω，L值 极大，Em=30V，T=50μs，ton=20s,计算输出电压平均值Uo，输出电 流平均值Io。 解：由于L值极大，故负载电流连续，于是输出电压平均值为 输出电流平均值为 80( ) 50 o n 20 200 E V T t Uo =  = = 5( ) 10 o - m 80 30 A R U E I o = − = =

5.1.1降压斩波电路 ■例5-2在图5-1a所示的降压新波电路中，E=100V,L=1mlH,R=0.52, Em=10V,采用脉宽调制控制方式，T=20μs,当t=5s时，计算输出电压平均 值U。,输出电流平均值I。,计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电 流是否连续。 解：由题目已知条件可得： EM 10 m= =0.1 E 100 L0.001 T 0.002 R 0.5 当tom=5s时，有 T p==0.01 T p=0.0025 由于 e即-1 e025-1 =0.249>m ep-1 e0.01-1 所以输出电流连续。 机械电气工程学院电气教研室 10/44 电力电子技术

10/44 5.1.1 降压斩波电路 ■例5-2 在图5-1a所示的降压斩波电路中，E=100V， L=1mH，R=0.5Ω， Em=10V，采用脉宽调制控制方式，T=20s，当ton=5s时，计算输出电压平均 值Uo，输出电流平均值Io，计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电 流是否连续。 解：由题目已知条件可得： 0.1 100 10 M = = = E E m 0.002 0.5 0.001 = = = R L  当ton=5s时，有 = = 0.01   T  = 0.0025 由于 m e e e e =  − − = − − 0.249 1 1 1 1 0.01 0.0025   所以输出电流连续