【正文】 2 ??? ERitiL)( 2210 tiI ? 第 8 頁(yè) 共 45 頁(yè) 8 （ 18） 即 IGBT 進(jìn)入通態(tài)時(shí)的電流 初值就是 IGBT 在斷態(tài)階段結(jié)束時(shí)的電流值 ， 反過(guò)來(lái) ，IGBT 進(jìn)入斷態(tài)時(shí)的電流初值就是 IGBT 在通態(tài)階段結(jié)束時(shí)的電流值。其中 10I 和 20I 分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值。 由式（ 14）、式（ 15）、式（ 16）、式（ 17）、式（ 18）得出： （ 19） （ 110） 式中， ； ； ； 把式（ 27）和式（ 28）用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得 （ 111） 上式表示了平波電抗器 L 為足夠大，負(fù)載電流完全平直時(shí)的負(fù)載電流平均值 0I ，此時(shí)負(fù)載電流最小值和最大值等于平均值。 以上關(guān)系還可以從能量傳遞關(guān)系簡(jiǎn)單的推出。由于 L 為足夠大，故負(fù)載電流維持為 0I 不變。電源只在 IGBT 處于通態(tài)時(shí)提供能 量，為 。從負(fù)載看，在整個(gè)周期 T中負(fù)載一直在消耗能量，消耗的能量為 。一個(gè)周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即 （ 112） 則 （ 113） 與（ 111）結(jié)論一致。 在上述情況中，電感 L 值 為足夠大，且負(fù)載電流平直。在這種情況下，假設(shè)電源電流平均值為 1I ，則有 （ 114） 其值小于等于負(fù)載電流 0I ，由上式得 （ 115） 即輸出功率等于輸入功率 ，可降壓斬波器看作直流降壓變壓器。 從而可以得到如下 關(guān)系： （ 116） 其中 ont 為 IGBT 處于通態(tài)的時(shí)間； oft 為 IGBT 處于斷態(tài)的時(shí)間； T 為開(kāi)關(guān)周期； ?為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū取Ｓ纱耸娇芍敵龅截?fù)載的電壓平均值最大為 E ，若減小占空比 ? ，則 Uo 隨之減小。因此將該電路稱為降壓斬波電路，也有的稱為 Buck變器 。 )( 1120 tiI ?REmeeREREeeI Tt ???????? ????????????? ??? 1111 M//101?????REmeeREREeeI Tt ???????? ????????????? ????????????1111 M//201???? ?????????????? TTtt 11 /? ? o2021 IR EmII ???? ?onotEI? ?TIETRI oM2o ?TIETRItEI oM2oono ??REEI Mo ???ooo1 IUEIEI ???EEm /M??? /T?ooon IITtI ???1EETtEtt tU ????? onof fon ono 第 9 頁(yè) 共 45 頁(yè) 9 假如負(fù)載中 L 值較小，則有可能出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。利用解析方法可對(duì)電流斷續(xù)的情況進(jìn)行解析。電流斷續(xù)時(shí)， 010?I ， T= ont +xt 時(shí)， 2i =0，利用式（ 16） 和（ 17）可求出 xt 為 （ 117） 電流斷續(xù)時(shí)， xt oft ,由此得出電流斷續(xù)條件為 （ 118） 對(duì)于電路的具體工作情況，可根據(jù)此式判斷負(fù)載電流是否連續(xù)。 在負(fù)載電流斷續(xù)的工作情況下，負(fù)載電流一降到零，續(xù)流二極管 VD 即關(guān)斷，負(fù)載兩端電壓 Uo 等于 ME 。輸出電壓平均值為 （ 119） 不 僅和占空比 ? 有關(guān)，也和反電動(dòng)勢(shì) ME 有關(guān)。 此時(shí)負(fù)載電流平均值為 （ 120） 降壓直流斬波電路的特點(diǎn)： Buck 型斬波器電路簡(jiǎn)單，調(diào)整方便，可靠性高，對(duì)功率管及續(xù)流二極管的耐壓要 求低，只要求等于或大于最高輸入電源電壓即可，輸出電壓紋波低，但輸入電流是脈動(dòng)的，這將會(huì)引起對(duì)輸入電源的電磁干擾，所以在實(shí)際應(yīng)用中常在電源與斬波器之間增加一個(gè)輸入濾波網(wǎng)絡(luò)。另外，由于 IGBT 管發(fā)射極不接地，使驅(qū)動(dòng)電路復(fù)雜。 升壓斬波電路 升壓斬波電路（ Boost Chopper）的原理圖及工作波形如圖 2 所示。該電路同樣使用一個(gè)全控型 器件 IGBT。 圖 2 升壓斬波電路及其工作波形 E VRL VDa)Cioi1iGuob)iGioI1OOtt?????? ??? ?m emt ??? )1(1lnx11??? ???eemEmT ttT EttTEtU ?????? ?????? ???????? xonMxonono 1)( ?R EUREmT tttitiTI t t moxon0 0 21o on x dd1 ???????? ????????? ?? ? ? ? 第 10 頁(yè) 共 45 頁(yè) 10 a) 電路圖 b) 波形 假設(shè)電路中電感 L 足夠大，電容 C 值也足夠大，當(dāng) V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 向電感L 充電，充電電流基本恒定為 1I ，同時(shí)電容 C 上的電壓向負(fù)載 R 供電，因 C 值很大，基本保持輸出電壓 0U 為恒值。設(shè) V 處于通態(tài)時(shí)的時(shí)間為 ont ，此階段電感 L 上積蓄的能量為 。 當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí) E 和 L 共同向 C 充電，并向負(fù)載 R 提供能量。設(shè) V 處于斷態(tài)的時(shí)間為 oft ，則在此期間電感 L 的能量為 。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期消耗電感 L 積蓄的能量與釋放的能量相等，即 (21) 化簡(jiǎn)得 (22) 上式中的 t / oft ? 1,輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路（ Boost Converter） 。 式 (22)中 t / oft 表示升壓比 ，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓 0U 的大小。將升壓比的倒數(shù)記作 ? ，即 ， ? 和導(dǎo)通占空比 ? 有如下關(guān)系： (23) 則式 (22)可表示為 (24) 升壓斬波器能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是電感 L 儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容 C 可將輸出電壓保持住。忽略電路中損失，由于電源提供的能量?jī)H由負(fù)載 R 消耗，即 (25) 所以升壓斬波電路可以看成升壓變壓器。 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)可以得出電流的平均值 0I 為 (26) 由式 (13)即可得出電源電流 1I 為 (27) 基于電力電子電路實(shí)質(zhì)上是分時(shí)段線性電路這一思想 ,升壓斬波電路解析如下 ： 在 IGBT 處于通態(tài)期間 ,設(shè)負(fù)載電流 1i , ME 為反電動(dòng)勢(shì) ,可列出如下方程 ： （ 28） 設(shè)此階段電流初值為 10I , RL/?? ,解上式得 （ 29） 在 IGBT 處于斷態(tài)期間 ,設(shè)負(fù)載電流為 2i ,可以列出如下方程 ： （ 210） 1????ontEI1? ? off1o tIEU ?? ? o f f1oon1 tIEUtEI ??EtTEt ttU of fof f of fono ???Ttoff??EEU ?? ??? 1 11ooo1 IUEI ?RERUI ?1oo ??REIEUI 2oo1 1???M11dd ERitiL ?????????? ??? ?? ?? tt eREeIi 1M101EERitiL ??? M22dd 第 11 頁(yè) 共 45 頁(yè) 11 設(shè)此階段電流初值為 20I ,解上式得 （ 211） 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)從圖 2 b）的電流波形可看出 ， t= ont 時(shí)刻 1i = 20I ， t= oft 時(shí)刻 2i = 10I ，由此可得： （ 212） （ 213） 由以上兩式求得： （ 214） （ 215） 即 IGBT 進(jìn)入通態(tài)時(shí)的電流初值就是 IGBT 在斷態(tài)階段結(jié)束時(shí)的電流值 ， 反過(guò)來(lái) ， IGBT進(jìn)入斷態(tài)時(shí)的電流初值就是 IGBT 在通態(tài)階段結(jié)束時(shí)的電流值。其中 10I 和 20I 分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值。 由式（ 27）、式（ 28）、式（ 29）、式（ 210）、式（ 211）、式（ 212）得出： （ 216） （ 217） 式中， ； ； ????????????? ?? TTtt 1/1=?? 。 把式（ 215）和式（ 216）用泰勒級(jí)數(shù)展開(kāi)得 （ 218） 上式表示了平波電抗器 L 為足夠大，負(fù)載電流完全平直時(shí)的負(fù)載電流平均值 10I ，此時(shí)負(fù)載電流最小值和最大值等于平均值。 該式表示了 L 為無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值 0I ，即 （ 219） 該式表明，以電動(dòng)機(jī)一側(cè)為基準(zhǔn)看，可將直流電源看作是被降低到了 。 假設(shè)負(fù)載中 L 值較小，則有可能出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。利用解析方法可對(duì)電流斷續(xù)的情況進(jìn)行解析。電流斷續(xù)時(shí)， 010?I ， T= ont + xt 時(shí)， 2i =0，利用式（ 215）和（ 216）可求出 xt 為 （ 220） 當(dāng) xt oft 時(shí)，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)， xt oft 是電流斷續(xù)的條件，即 ???????? ???? ??? ?? ttt eR EEeIi 1M202 on???????? ??? ?? ?? onon 1M1020 tt eREeII???????? ???? ?? ??o f fo f f tmt eR EEeII 12021REeemREeeREITt???????? ?