情境三任務4-DC-DC變換電路

學習情境三

功率變換電路功率變換電路電力電子器件AC-DC變換電路DC-AC變換電路DC-DC變換電路學習任務4

DC-DC變換電路知識準備：DC―DC變換電路的功能是將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，包括直接直流變換電路和間接直流變換電路。直接直流變換電路也稱為斬波電路，它的功能是 將直流電變?yōu)榱砉潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電，一般是指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷?/p>

電，這種情況下輸入與輸出之間不隔離。間接直流變換電路是在直流變換電路中增加了交流環(huán)節(jié)，在交流環(huán)節(jié)中通常采用變壓器實現(xiàn)輸入輸出間的隔離，因此也稱為帶隔離的DC―DC變換電路。問題1：直流斬波電路的工作原理和控制方式是怎樣的？學習任務4

DC-DC變換電路問題1：直流斬波電路的工作原理和控制方式是怎樣的？1）斬波電路工作原理：工程上，一般將以開關(guān)管按一定控制規(guī)律調(diào)制且無變壓器隔離的DC-DC變換器稱為直流斬波器。直流斬波電路主要工作方式是脈寬調(diào)制(PWM)工作方式，基本原理是通過開關(guān)管把直流電斬成方波（脈沖波），通過調(diào)節(jié)方波的占空比（脈沖寬度與脈沖周期之比）來改變電壓。學習任務4

DC-DC變換電路問題1：直流斬波電路的工作原理和控制方式是怎樣的？1）斬波電路工作原理：用可控的功率開關(guān)管代替開關(guān)，輸入一定的控制信號，控制電路的交替通斷，獲得可調(diào)的輸出電壓，達到降壓的目的。學習任務4

DC-DC變換電路問題1：直流斬波電路的工作原理和控制方式是怎樣的？1）斬波電路工作原理：在周期t不變的情況下，改變導通時間就可以改變Uo的大小。將功率開關(guān)的導通時間與開關(guān)周期之比定義為占空比（Duty

ration），用D表示。由于占空比D小于等于1，所以輸出電壓Uo小于或等于輸入電壓E。因此改變D值就可以改變輸出電壓平均值的大小。而占空比的改變可以通過改變導通時間或周期來實現(xiàn)。學習任務4

DC-DC變換電路問題1：直流斬波電路的工作原理和控制方式是怎樣的？2）斬波電路控制信號：? （1）脈沖寬度調(diào)制（PWM）? 即維持斬波周期T不變，改變ton。在這種控制方式中，輸出電壓波形的周期或頻率是不變的，因此輸出諧波的頻率也是不變的，這使得濾波器的設(shè)計變得較為容易，并得到普遍應用。? （2）脈沖頻率調(diào)制（PFM）? 即維持ton不變，改變T。在這種控制方式中，由于輸出電壓波形的周期或頻率是變化的，因此輸出諧波的頻率也是變化的，這使得濾波器的設(shè)計比較困難，輸出波形諧波干擾嚴重，一般很少采用。? （3）調(diào)頻調(diào)寬混合控制? 這種控制方式不但要改變ton也要改變T，其特點是：可以大大提高輸出范圍，但由于頻率是變化的，也存在著設(shè)計濾波器較難的問題。學習任務4

DC-DC變換電路問題2：什么是降壓斬波電路？1）降壓電路結(jié)構(gòu)：? （1)

為抑制輸出電壓脈動，在基本原理電路中加入濾波電容C；? （2)

為限制開關(guān)管VD導通時的電流應力，將緩沖電感串入開關(guān)管VD的支路中；? （3）為了避免開關(guān)管VD關(guān)斷時緩沖電感中電流的突變，加入續(xù)流二極管D。學習任務4

DC-DC變換電路問題2：什么是降壓斬波電路？2）降壓原理：? 紅線為連續(xù)輸出波形，其平均電壓如藍線所示。改變脈沖寬度即可改變輸出電壓，在時間t1前脈沖較寬、間隔窄，平均電壓（Uo1）較高；在時間t1后脈沖變窄，平均電壓（Uo2）降低。固定方波周期T不變，改變占空比調(diào)節(jié)輸出電壓就是(PWM)法，也稱為定頻調(diào)寬法。由于輸出電壓比輸入電壓低，稱之為降壓斬波電路或Buck變換器。學習任務4

DC-DC變換電路問題2：什么是降壓斬波電路？2）降壓原理：? 方波脈沖不能算直流電源，實際使用要加上濾波電路。問題3：什么是升壓斬波電路？學習任務4

DC-DC變換電路問題3：什么是升壓斬波電路？1）升壓電路結(jié)構(gòu)：? Boost型升壓變換器稱為并聯(lián)開關(guān)變換器，由功率開關(guān)，二極管、儲能電感、輸出濾波電容等組成。學習任務4

DC-DC變換電路問題3：什么是升壓斬波電路？2）升壓原理：? 當開關(guān)管VD導通時，電流通過電感L時會在L中存儲能量，此時負載上的電壓由C提供，當開關(guān)管VD關(guān)斷時電感L釋放能量，輸出電壓為輸入電壓?i與L產(chǎn)生的電壓相加，故提高了輸入電壓。該電路稱為升壓斬波電路或Boost變換器，輸出電壓U0=Ui/（1-D），D是占空比，值必須小于1。問題4：什么是升降壓斬波電路？學習任務4

DC-DC變換電路問題4：什么是升降壓斬波電路？1）升降壓斬波電路結(jié)構(gòu)：? Boost型升降壓變換器的特點是輸出電壓可以低于電源電壓，也可以高于電源電壓，是將降壓斬波和升壓斬波電路結(jié)合的一種直接變換電路。主要由功率開關(guān)，二極管、儲能電感、輸出濾波電容等組成。學習任務4

DC-DC變換電路問題4：什么是升降壓斬波電路？2）升降壓斬波電路工作原理：問題5：DC-DC變換電路有哪些應用？學習任務4

DC-DC變換電路問題5：

DC-DC變換電路有哪些應用？在直流驅(qū)動電動機的功率小于5kW的純電動汽車（觀光車、巡邏車、清掃車等）動力電池組直接通過DC/DC變換器，為小型電動車輛的直流電動機提供直流電流。在純電動汽車、“電一電”耦合電力汽車（自行發(fā)電電動汽車、燃料電池汽車）中，在能量混合型電力系統(tǒng)中，用升壓型DC/DC變換器，在功率混合型電力系統(tǒng)中，采用雙向升降壓型DC/DC變換器，或全橋型DC/DC變換器，車輛在滑行或下坡制動時