電力電子技術(shù)-新能源變換技術(shù)教學(xué)課件：6.1 直流斬波電路

新能源變換技術(shù)

直流斬波電路直流斬波電路1、降壓式直流斬波電路在VT關(guān)斷時(shí)為電感L儲(chǔ)能提供續(xù)流通路；L為能量傳遞電感，C為濾波電容，R為負(fù)載；E為輸入直流電壓，U0為輸出直流電壓。一、直流斬波電路（1）電路的結(jié)構(gòu)采用IGBT續(xù)流作用1、降壓式直流斬波電路①控制開關(guān)VT導(dǎo)通，二極管VD反偏，則電源E通過L向負(fù)載供電，此間iL增加，電感L儲(chǔ)能增加，導(dǎo)致在電感端有一個(gè)正向電壓UL=E-U0，引起電感電流iL線性增加。一、直流斬波電路VT的柵極控制電壓UL=E-U0（2）工作原理1、降壓式直流斬波電路②開關(guān)管VT關(guān)斷，電感中儲(chǔ)存的電能產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，二極管導(dǎo)通，流過電感L的電流經(jīng)二極管VD續(xù)流，電感兩端的電壓等于負(fù)的U0，電感L向負(fù)載供電，電感L的儲(chǔ)能逐步消耗在R上，電感上的電流下降。一、直流斬波電路（2）工作原理一、光伏發(fā)電系統(tǒng)直流變換器的特點(diǎn)（3）基本數(shù)量關(guān)系在穩(wěn)態(tài)情況下，電感電壓波形周期性變化，電感電壓在一個(gè)周期內(nèi)的積分為0，即：設(shè)輸出電壓的平均值為U0，則在穩(wěn)態(tài)時(shí)，上式可以表達(dá)為：即:一、光伏發(fā)電系統(tǒng)直流變換器的特點(diǎn)（3）基本數(shù)量關(guān)系式中D為導(dǎo)通占空比；ton為VT的導(dǎo)通時(shí)間；T為開關(guān)周期。通常ton≤T，所以該電路是一種降壓直流變換電路。當(dāng)輸入電壓E不變時(shí)，輸出電壓U0隨占空比D的線性變化而線性改變，而與電路其他參數(shù)無關(guān)。2、升壓式直流斬波電路斬波開關(guān)VT與負(fù)載并聯(lián)連接，儲(chǔ)能電感與負(fù)載呈串聯(lián)連接。一、直流斬波電路（1）電路的結(jié)構(gòu)2、升壓式直流斬波電路①當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)，電源E向串在回路中的電感L充電，電感電壓左正右負(fù)；而負(fù)載電壓上正下負(fù)，在R與L之間的VD被反偏截止。由于電感L的恒流作用，此充電電流為恒值I1。一、直流斬波電路（2）工作原理2、升壓式直流斬波電路另外，VD截止時(shí)C向負(fù)載R放電，由于C已經(jīng)被充電且C容量很大，所以負(fù)載電壓保持為一恒值，記為U0。設(shè)VT的導(dǎo)通時(shí)間為ton，此階段電感L上的儲(chǔ)能可以表示為EI1ton；一、直流斬波電路（2）工作原理2、升壓式直流斬波電路②VT關(guān)斷，儲(chǔ)能電感L兩端電勢極性變成左負(fù)右正，VD轉(zhuǎn)為正偏，電感L與輸入電壓E疊加共同向電容C充電，向負(fù)載R供能。一、直流斬波電路（2）工作原理2、升壓式直流斬波電路如果VT的關(guān)斷時(shí)間為toff，則電感L釋放的能量可以表示為:一、直流斬波電路（2）工作原理(U0

–E)I1toff（3）基本數(shù)量關(guān)系當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期內(nèi)電感L儲(chǔ)存的能量與釋放的能量相等，即：由上式可求出負(fù)載電壓U0的表達(dá)式，即：即:一、直流斬波電路

=U0

=（3）基本數(shù)量關(guān)系由斬波電路的工作原理可看出，周期T≥toff，或