電力電子課設(shè)升降壓仿真(編輯修改稿)
2025-06-12 08:49 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 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）與上述結(jié)論一致。在上述情況中，均假設(shè)L值為無窮大，負(fù)載電流平直的情況。這種情況下，假設(shè)電流平均值為，則有： （114）其值小于等于負(fù)載電流，由上式得： （115）即輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器。假如負(fù)載中值較小，則有可能出現(xiàn)負(fù)載電流斷續(xù)的情況。利用與前面類似的解析方法，可對電流斷續(xù)的情況進(jìn)行解析。電流斷續(xù)時(shí)有，且時(shí)，利用式(14)和(16)可求出為： （116）電流斷續(xù)時(shí)，由此得出電流斷續(xù)的條件為： （117）對于電路的具體工況，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)工作的情況下，負(fù)載電流一降到零，續(xù)流二極管VD即關(guān)斷，負(fù)載兩端電壓等于。輸出電壓平均值為： （118）不僅與占空比有關(guān)，也和反電動勢有關(guān)。此時(shí)負(fù)載電流平均值為： （119）（Boost Chopper）工作原理a) 原理圖b) 波形圖圖（2） 升壓斬波電路的原理圖及波形圖 分析升壓斬波電路的工作原理時(shí)，首先假設(shè)電路中的電感值很大，電容值也很大。當(dāng)可控開關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源向電感充電，充電電流基本恒定為,同時(shí)電容上的電壓向負(fù)載供電。因值很大，基本保持輸出電壓為恒定值，記為。設(shè)V處于通態(tài)的時(shí)間為，此階段電感上積蓄的能量為。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)和共同向電容充電并向負(fù)載提供能量。設(shè)V處于斷態(tài)的時(shí)間為，則在此期間電感釋放的能量為()。當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期中電感積蓄的能量于釋放的能量相等，即 =() （120） 化簡得:== （121）式中，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路。也有文獻(xiàn)中直接采用其英文名稱，稱之為(Boost Converter).式中表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓的大小，調(diào)節(jié)的方法與前面章節(jié)介紹的改變占空比的方法類似。將升壓比的倒數(shù)記作，即=。則和占空比有如下關(guān)系： （122）因此，公式可表示為： = （123）升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是電感儲能之后具有使電壓汞升的作用，而是電容可輸出電壓保持住。在以上分析中，認(rèn)為V處于通態(tài)期間因電容的作用使得輸出電壓不變，但實(shí)際上值不可能無窮大，在此階段其向負(fù)載放點(diǎn)，必然會有所下降，故實(shí)際輸出電壓會略低于式子所得結(jié)果。不過，在電容值足夠大時(shí)，誤差很小，基本可以忽略。如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負(fù)載消耗，即： （124）該式表明，與降壓斬波電路一樣，生涯斬波電路也可以看成是直流變壓器。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)并結(jié)合式中得出輸出電流的平均值為： （125） 由式子即可得出電源電流為 （126）（1）V通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。（2）V斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路。a) 原理圖b) 波形圖圖（3） 升壓/降壓斬波電路的原理圖及波形圖數(shù)量關(guān)系：穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓uL對時(shí)間的積分為零，即： （127）當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，；當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，；于是： （128）所以輸出電壓為： （129） 由此可見，改變導(dǎo)通占空比α，就能夠控制斬波電路輸出電壓U。的大小。當(dāng)0α1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2α1時(shí)為升壓，故稱作升降壓斬波電路。圖（3）b)中給出了電源電流i1和負(fù)載電流i2的波形，設(shè)兩者的平均值分別為I1和I2，當(dāng)電流脈動足夠小時(shí)，有：
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