间接直流变换电路
第5章 直流-直流变换电路
5.2.5 全桥式直流斩波电路
u UN
5.3、变压器隔离的直流-直流变换器 、变压器隔离的直流 直流变换器
输入输出间实现电隔离：在基本 变换电路中加入变压器。 输入输出间实现电隔离：在基本DC-DC变换电路中加入变压器。 变换电路中加入变压器 常见的有单端正激变换器，反激变换器，半桥及全桥式降压变换器等。 常见的有单端正激变换器，反激变换器，半桥及全桥式降压变换器等。
5.1.2 直流斩波器的分类
按变换电路的功能分类有
1）降压式直流-直流变换 降压式直流2）升压式直流-直流变换 升压式直流3）升压-降压复合型直流-直流变换 升压-降压复合型直流4）库克直流-直流变换 库克直流5）全桥式直流-直流变换 全桥式直流-
5.2、直流斩波器 、
5.2.1 降压式直流斩波电路
I 2 t on = I 1 t off
∫ i dt = 0
0 C
T
电源输出的电能EI 等于负载上得到的电能U 电源输出的电能 1等于负载上得到的电能 0I2，即 由此可以得出输出电压U 与输人电压E的关系为 的关系为： 由此可以得出输出电压 0与输人电压 的关系为：
EI1 = U 0 I 2
t on t on I1 D U0 = E = E= E= E I2 t off 1− D T − t on
∫
ton
u L dt = 0
即：（E-U0）ton=U0（T-ton） ：（
U
0
t on = E = D E T
5.2.2 升压式直流斩波电路
uL
电力电子技术第五章直流-直流变流电路PPT课件
(5-37) O
i
t
o
当tx<t0ff时，电路为电流断续工作状态， tx<t0ff是电流断续的条件，即
m
1 e 1 e
(5-38)
i
i
1
2
I
20
O
t
tt
t
t
on
1
x
2
t
off
T
c)
图5-3 用于直流电动机回馈能 量的升压斩波电路及其波形
c）电流断续时
16/44
5.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路
◆斩波电路有三种控制方式
☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。 ☞频率调制：ton不变，改变T。 ☞混合型：ton和T都可调，改变占空比
5/44
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
3/44
5.1.1 降压斩波电路
■降压斩波电路（Buck Chopper）
◆电路分析
☞使用一个全控型器件V，若采用晶闸
管，需设置使晶闸管关断的辅助电路。
☞设置了续流二极管VD，在V关断时
给负载中电感电流提供通道。
☞主要用于电子电路的供电电源，也
可拖动直流电动机或带蓄电池负载等。
◆工作原理
☞ t=0时刻驱动V导通，电源E向负载
☞输出电流的平均值Io为
EI1 U o I o
Io
Uo R
1
E R
(5-24) (5-25)
☞电源电流I1为
I1
Uo E
Io
直流直流变流电路
04
应用场景与优势
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
应用场景
电动汽车充电系统
直流-直流变流电路用于将交流电转换为直流电，为电动汽车充电。
分布式光伏发电系统
在分布式光伏发电系统中，直流-直流变流电路用于将光伏板产生 的直流电进行升压或降压，以满足不同设备的用电需求。
发展
近年来，随着电力电子技术的不断进步，直流-直流变流电路 在效率、可靠性、智能化等方面得到了显著提升。未来，随 着新能源和智能电网等领域的快速发展，直流-直流变流电路 的应用前景将更加广阔。
02
直流-直流变流电路的类型
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
降压型（Buck）
04
参数设计
确定电感、电容的值，以满足动态特性和 效率要求。
05
06
根据开关频率和占空比，计算功率开关管 的通态电阻和开关速度。
优化策略与方法
减少开关损耗
通过优化开关频率或采用软开关技术 来实现。
提高效率
通过优化元件参数或采用ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ相位技术 来实现。
优化策略与方法
1. 仿真分析
通过仿真软件分析电路性能，找出潜在的优化点。
工业自动化控制系统
在工业自动化控制系统中，直流-直流变流电路用于将交流电源转 换为设备所需的直流电源。
优势与局限性
高效节能 稳定性好 体积小、重量轻 局限性
直流-直流变流电路具有较高的能量转换效率，能够减少能源浪 费。
直流-直流变流电路输出的直流电压稳定，波动小，能够保证用 电设备的正常运行。
相对于传统的交流电源，直流-直流变流电路的体积和重量较小 ，便于携带和移动。
大工15春《电力电子技术》在线作业3答案
大工15春《电力电子技术》在线作业3答案大工15春《电力电子技术》在线作业3一、单选题（共6道试题，共30分。
）1.下列选项中不是交流电力控制电路的控制方法的是？（）A.改变电压值B.改变电流值C.不改变频率D.改变频率正确答案：D2.单相交流调压电路中，电感性负载时与电阻性负载时相比，控制角相同时，随着负载阻抗角的增大，谐波含量将会（）。
A.有所增大B.不变C.有所减少D.不定正确答案：C3.直流电动机可逆电力拖动系统能够在（）个象限运行。
A。
1B。
2C。
3D。
4正确答案：D4.升降压斩波电路中当占空比取值在下列哪个范围内时是降压？（）A。
0-0.5B。
0.5-1C。
1-1.5D。
1.5-2正确答案：A5.公共交流母线进线方式的三相交交变频电路主要用于（）容量的交流调速系统。
A.大型B.中等C.小型D.大中?正确答案：B6.当采用6脉波三相桥式整流电路时，电网频率为（）Hz 时，交-交变频电路的输出上限频率为20Hz。
A。
30B。
40C。
50D。
60?正确答案：C大工15春《电力电子手艺》在线功课32、多项选择题（共6道试题，共30分。
）1.斩波电路应用于下列哪些选项下，负载会出现反电动势？（）A.用于电子电路的供电电源B.用于拖动直流电动机C.用于带蓄电池负载D.以上均不是正确答案：BC2.下列选项中属于双端的带隔离的直流-直流变流电路的是（）。
A.半桥电路B.全桥电路C.推挽电路D.正激电路正确答案：ABC3.零电压转换PWM电路广泛用于以下哪些选项中？（）A.功率因数校正电路B。
PFCC。
DC-DC变换器D.斩波器正确答案：ABCD4.零转换PWM变换电路可分为（）。
A.零电压开关PWM电路B.零电流开关PWM电路C.零电压转换PWM电路D.零电流转换PWM电路正确答案：CD5.软开关技术的作用有（）。
A.降低开关消耗B.进步开关消耗C.降低效率D.进步效率正确答案：AD6.XXX广泛应用于下列哪些场合中？（）A.银行B.交通C.医疗设备D.工厂自动化机器正确答案：ABCD大工15春《电力电子手艺》在线功课3三、判别题（共8道试题，共40分。
电力电子技术(随堂练习)
电力电子技术随堂练习第一章电力二极管和晶闸管一、单选题1．晶闸管内部有（）PN结A．一个B．二个C．三个D．四个【答案：C】2. 晶闸管两端并联一个RC电路的作用是（C ）A．分流B．降压C．过电压保护D．过电流保护【答案：C】3. 普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（）来表示的A．有效值 B．最大值 C．平均值 D．瞬时值【答案：C】4. 晶闸管在电路中的门极正向偏压（）愈好A．愈大 B．愈小 C．不变 D．0 【答案：B】二、判断题1．晶闸管串联使用时，必须注意均流问题。
（）【答案：×】2．给晶闸管加上正向阳极电压它就会导通。
（）【答案：×】3. 两个以上晶闸管串联使用，是为了解决自身额定电压偏低，不能胜任电路电压要求，而采取的一种解决方法，但必须采取均压措施。
（）【答案：√】4. 触发普通晶闸管的触发脉冲，也能触发可关断晶闸管。
（）【答案：×】5. 普通晶闸管外部有三个电极，分别是基极、发射极和集电极。
（）【答案：×】6. 只要让加在晶闸管两端的电压减小为零，晶闸管就会关断。
（）【答案：×】7. 只要给门极加上触发电压，晶闸管就导通。
（）【答案：×】第二章单相可控整流电路一、单选题1．单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（）度A．180° B．60° C．360° D．120°【答案：A】2. 单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) A．90°B．120°C．150°D．180°【答案：D】3. 晶闸管可控整流电路中的控制角α减小，则输出的电压平均值会（）。
A．不变， B．增大， C．减小。
【答案：B】4. 单相半波可控整流电路输出直流电压的最大平均值等于整流前交流电压的（）倍。
A．1， B．0.5， C．0.45， D．0.9.【答案：C 】5. 单相桥式全控整流电路输出直流电压的最大平均值等于整流前交流电压的（）倍。
电力电子问答题答案
1、使用间接直流变流电路的原因是什么？答：采用这种结构的变换原因：1、输出端与输入端需要隔离。
2、某些应用中需要相互隔离的多路输出。
3、输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于1。
4、交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。
2、交交变频电路的最高输出频率是多少？提高的因素是什么？答:一般来讲,构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多,最高输出频率就越高。
当交交变频电路中采用常用的6脉波三相桥式整流电路时,最高输出频率不应高于电网频率的1/3~1/2。
当电网频率为50Hz时,交交变频电路输出的上限频率为20Hz左右。
当输出频率增高时,输出电压一周期所包含的电网电压段数减少,波形畸变严重,电压波形畸变和由此引起的电流波形畸变以及电动机的转矩脉动是限制输出频率提高的主要因素3、在晶体管整流电路中，对触发电路有什么要求？答：A、触发电路必须有足够的输出功率；B、触发脉冲必须与主回路电源电压保持同步；C、触发脉冲要有一定的宽度，且脉冲前沿要陡；D、触发脉冲的移相范围应能满足主电路的要求；4、换流方式各有哪几种？各有什么特点？答：换流方式有4种：器件换流：利用全控器件的自关断能力进行换流。
全控型器件采用此换流方式。
电网换流：由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可。
负载换流：由负载提供换流电压，当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流。
强迫换流：设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常是利用附加电容上的能量实现，也称电容换流。
晶闸管电路不能采用器件换流，根据电路形式的不同采用电网换流、负载换流和强迫换流3种方式。
5、什么是TCR？什么是TSC?它们的基本原理是什么？各有何特点？答：TCR是晶闸管控制电抗器。
TSC是晶闸管投切电容器。
基本原理：TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率（或提供感性的无功功率），通过对晶闸管开通角 角的控制，可以连续调节流过电抗器的电流，从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。
换流方式
换流方式:1器件换流（利用全控型器件的自关断能力进行换流）；2电网换流（由电网提供换流电压，只要把负的电网电压加在欲换流的器件上即可）；3强迫换流（设置附加换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加反向电压换流称为强迫换流。
通常利用附加电容上的能量实现，也称电容换流）4负载换流（由负载提供换流电压当负载为电容性负载即负载电流超前于负载电压时，可实现负载换流）。
什么是PWM控制：对脉冲的宽度进行调制的技术。
PWM控制的基本原理：面积等效原理。
（冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同，冲量即指脉冲的面积）载波比：在PWM控制电路中，载波频率fc与调制信号频率fr之比N=fc/fr称为载波比。
如何提高PWM逆变电路的直流电压利用率？1采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。
2对于三项PWM逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加 3的倍数次谐波即直流分量等，同样可以有效的提高电流电压利用率。
PWM跟踪控制技术是不是闭环控制？（实时闭环控制）软开关的基本原理：谐振软开关可以分为哪几类？答：根据电路中主要的开关元件开通即关断时的电压电流状态，可将软开关分为零电压和零电流两大类。
根据开关技术发展的历程可将软开关电路分为准谐振，零开关PWM和零转换PWM.谐振直流环电路是软开关技术在逆变电路中的典型应用。
间接交流变流电路：变压变频（VVVF）变流电路——用于电力传动，可与交流电动机构成变频速系统；恒压恒频（CVCF）——用作不间断电源（UPS）间接直流变换电路中变压器的作用：隔离，变压。
常用的间接直流变换电路可以分为单端和双端电路两大类。
（单端流过的是正向脉动电流，双端流过的是正负对称的交流电）。
电力电子技术整理(考试必过)
期内的脉冲数减少， PWM 脉冲不对称的影响就变大，有时信号波的微小变化还会产生 PWM 脉冲的跳动。这就使得输出 PWM 波和正弦波的差异变大。对于三相 PWM 型逆变 电路来说，三相输出的对称性也变差。③同步调制：载波比 N 等于常数，并在变频时使载 波和信号波保持同步的方式。④同步调制的特点：在同步调制方式中，信号波频率变化时 载波比 N 不变，信号波一个周期内输出的脉冲数是固定的，脉冲相位也是固定的。当逆变 电路输出频率很低时，同步调制时的载波频率 fc 也很低。fc 过低时由调制带来的谐波不 易滤除。当负载为电动机时也会带来较大的转矩脉动和噪声。 当逆变电路输出频率很高 时，同步调制时的载波频率 fc 会过高，使开关器件难以承受。此外，同步调制方式比异步 调制方式复杂一些。 ⑤分段同步调制：分段同步调制是把逆变电路的输出频率划分为若 干段，每个频段的载波比一定，不同频段采用不同的载波比。其优点主要是：在高频段采 用较低的载波比，使载波频率不致过高，可限制在功率器件允许的范围内。而在低频段采 用较高的载波比，以使载波频率不致过低而对负载产生不利影响。 25.如何提高 PWM 逆变电路的直流电压利用率？ 答：采用梯形波控制方式，即用梯形波作为调制信号，可以有效地提高直流电压的利用率。 对于三相 PWM 逆变电路，还可以采用线电压控制方式，即在相电压调制信号中叠加 3 的 倍数次谐波及直流分量等，同样可以有效地提高直流电压利用率。 26 什么是电流跟踪型 PWM 变流电路？采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器有何特点？ 答：电流跟踪型 PWM 变流电路就是对变流电路采用电流跟踪控制。也就是，不用信号波对 载波进行调制，而是把希望输出的电流作为指令信号，把实际电流作为反馈信号，通过二 者的瞬时值比较来决定逆变电路各功率器件的通断，使实际的输出跟踪电流的变化。 采用滞环比较方式的电流跟踪型变流器的特点： ①硬件电路简单； ②属于实时控制方式，电流响应快； 。 ③不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波分量；⑤采用闭环控制 ④与计算法和调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量较多； 27.什么是 PWM 整流电路？它和相控整流电路的工作原理和性能有何不同？ 答： ①PWM 整流电路就是采用 PWM 控制的整流电路， 通过对 PWM 整流电路的适当控制， 可以使其输入电流十分接近正弦波且和输入电压同相位，功率因数接近 1。②相控整流电 路是对晶闸管的开通起始角进行控制，属于相控方式。其交流输入电流中含有较大的谐波 分量， 且交流输入电流相位滞后于电压， 总的功率因数低。 ③PWM 整流电路采用 SPWM 控制技术，为斩控方式。其基本工作方式为整流，此时输入电流可以和电压同相位，功率 因数近似为 1。 ④PWM 整流电路可以实现能量正反两个方向的流动，即既可以运行在整 流状态，从交流侧向直流侧输送能量；也可以运行在逆变状态，从直流侧向交流侧输送能 量。而且，这两种方式都可以在单位功率因数下运行。 ⑤此外，还可以使交流电流超前 电压 90°，交流电源送出无功功率，成为静止无功功率发生器。或使电流比电压超前或滞 后任一角度..。 28.滞环比较方式的电流跟踪 PWM 逆变电路中，滞环宽度对逆变电路性能有何影响？ 环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大； 环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大。 29.软开关电路的实质是什么？为什么要使用软开关技术？ 答：软开关的实质是消除开关管两端电压和电流的交叠区，或使得交叠区尽量小。 使用软开关技术的目的是：降低开关损耗，提高开关频率从而提高功率密度。 30.电力电子器件的串联使用和并联使用 晶闸管的串联 ◆当晶闸管的额定电压小于实际要求时，可以用两个以上同型号器件相串联。
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5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
二 反激式变换器
反激式变换器工作在输出电流连续的状态下， 输出电压UO为：
UO N2 D Ud N1 1 D
一般情况下，反激式变换器的工作占空比D要小于0.5。
5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
三、 推挽式变换器（属正激式变换器）
其工作占空比必须保持小于0.5。
5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
四、半桥式变换器
5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
五、全桥变换电路
六、MOSFET的整流电路
5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
1、引入变压器作用：
1）能使变换器的输入电源与负载之间实现电气隔离，提高 变换器运行的安全可靠性和电磁兼容性。 2）选择变压器的变比还可匹配电源电压Ud与负载所需的输 出电压Uo ，能使直流变换器的占空比D数值适中而不至于接 近于零或接近于l。 3）能设置多个二次绕组输出几个电压大小不同的直流电压。
2、分类：
1）正激变换器：开关管导通时电源将能量直接传送至负载； 2）反激变换器：开关管导通时电源将电能转为磁能储存 在电感中，当开关管阻断时再将磁能变为电能传送到负载；
5.6 带隔离变压器的间接直流变换器
一、 正激式变换器
变换器的输该电路的占空比D不能超过0.5。