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電壓雙象限Buck-Boost電路拓?fù)浼胺治?/p>摘要:在傳統(tǒng)全橋電路的基礎(chǔ)上利用單象限電路研究新的電路,達(dá)到拓寬現(xiàn)有電路拓?fù)鋺?yīng)用領(lǐng)域的目的。介紹了電壓雙象限Buck,Boost,Buck/Boost電路以及對(duì)他們的開關(guān)器件關(guān)斷和開通的分析。
關(guān)鍵詞:變換器;拓?fù);雙象限;電壓控制
引言
在直流變換中不產(chǎn)生電能形式變化,只產(chǎn)生直流電參數(shù)的變化。DC/DC變換器具有成本低、重量輕、可靠性高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn),因此,在工業(yè)領(lǐng)域和實(shí)驗(yàn)室得到了廣泛應(yīng)用。單象限直流電壓變換器電路的特點(diǎn)是輸出電壓平均值Uo跟隨占空比D值而變,但不管D為何值,Uo的極性則始終不變,這對(duì)于直流開關(guān)穩(wěn)壓電源一類的應(yīng)用場(chǎng)所是能夠滿足要求的。但對(duì)于直流調(diào)速電源,負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)時(shí),上述性能便不能滿足要求,因而發(fā)展了多象限直流電壓變換電路。
雙象限電路分為輸出電流平均值Io極性可變的電路與輸出電壓平均值Uo極性可變的電路兩類,通常前一種電路稱為電流雙象限電路,后一種電路稱為電壓雙象限電路。電流雙象限電路是指輸出電流平均值Io的幅值和極性均隨控制信號(hào)us而變化,但輸出電壓平均值Uo的極性卻始終為正,即電路可運(yùn)行于第一和第二象限。電壓雙象限電路是指輸出電壓平均值Uo的幅值和極性均隨控制信號(hào)us而變化,但輸出電流平均值Io卻始終為正,即電路可運(yùn)行于第一和第四象限。本文將對(duì)電壓雙象限Buck?Boost電路進(jìn)行分析。
1 Buck電路
1.1 電路結(jié)構(gòu)
主電路如圖1所示。用電感、內(nèi)阻和等效電壓串聯(lián)電路表示有源負(fù)載,橋的直流輸入端并聯(lián)濾波電容。這是一個(gè)全橋電路結(jié)構(gòu),橋的每臂用全控型器件(S1,S2)和不控型器件(D1,D2)組成。S1及S2的控制采用PWM控制,這樣可以調(diào)節(jié)D值,并且及時(shí)檢測(cè)負(fù)載的運(yùn)行狀況,由此控制開關(guān)的關(guān)斷和開通。此電路的元器件、電源、負(fù)載均假設(shè)為理想的。輸出濾波電感足夠大,可保證負(fù)載電流連續(xù),且線性升降。
1.2 工作原理
1.2.1 運(yùn)行于第一象限
這是指輸出端電壓平均值和電流平均值均為正的工作狀態(tài)。
(0≤t≤DT) S1及S2均導(dǎo)通,等效電路如
圖2(a)所示,輸出電壓Uo為Ud,輸入電流等于輸出電流,輸出電流線性增長(zhǎng),負(fù)載從電源吸取能量。
(DT≤t≤T) S1導(dǎo)通,S2斷開,D1正偏續(xù)流,等效電路如圖2(b)所示,由于S1與D1導(dǎo)通,Uo的值為零。
輸出電壓平均值為 Uo=DUd
1.2.2 運(yùn)行于第
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