dc-dc變換電路分析(編輯修改稿)
2025-07-26 06:29 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 平波電抗器、可控整流器、放大器、直流電動(dòng)機(jī)等環(huán)節(jié)組成。這些環(huán)節(jié)都是根據(jù)用戶要求首先被選擇而確定下來的，從而構(gòu)成了系統(tǒng)的固有部分。僅有這些固有部分所組成的系統(tǒng)是難以滿足生產(chǎn)機(jī)械的全面要求的，特別是對(duì)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的要求，有時(shí)甚至是不穩(wěn)定的，為了設(shè)計(jì)一個(gè)靜態(tài)，動(dòng)態(tài)都適用的調(diào)速系統(tǒng)，尤其是達(dá)到動(dòng)態(tài)性能的要求，還必須對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行校正。也就是在上述固有部分所組成的調(diào)速系統(tǒng)中另外加一個(gè)校正環(huán)節(jié)，使系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能也能達(dá)到指標(biāo)的要求。本文中的雙閉環(huán)可逆ＰＷＭ調(diào)速系統(tǒng)，采用集成控制器SG3524產(chǎn)生占空比可調(diào)的PWM波，它的內(nèi)部包括誤差放大器,限流保護(hù)環(huán)節(jié),比較器,振蕩器,觸發(fā)器,輸出邏輯控制電路和輸出三極管等環(huán)節(jié)，是一個(gè)典型的性能優(yōu)良的開關(guān)電源控制器,輸出級(jí)是由ＩＧＢＴ構(gòu)成的功率控制器，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)它勵(lì)直流電動(dòng)機(jī)，達(dá)到速度控制的目的。由于電路有開關(guān)頻率高的特點(diǎn)，所以直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)與VM系統(tǒng)相比，在許多方面具有較大的優(yōu)越性，例如主電路線路簡單，需用的功率元件少，低速性能好，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬，開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較少，調(diào)速裝置效率和電網(wǎng)功率因素高，系統(tǒng)的頻帶寬、快速性能好、動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)等等二． 直流斬波電路的建模與仿真 (1)由IGBT構(gòu)成直流降壓斬波電路(Buck Cho1per)的建模和參數(shù)設(shè)置 圖2為由IGBT組成的Buck直流變換器仿真模型，IGBT按默認(rèn)參數(shù)設(shè)置，并取消緩沖電路，即Rs=5 ΩQ，Cs=0；電壓源參數(shù)取Us=200 V，E=80 V；負(fù)載參數(shù)取R=10 Ω，L=5 mH。(2)直流降壓斬波電路的仿真 打開仿真參數(shù)窗口，選擇ode23tb算法，相對(duì)誤差設(shè)置為1e03，開始仿真時(shí)間設(shè)置為O， s， s(頻率為1 000Hz)，控制脈沖占空比為50％。參數(shù)設(shè)置完畢后，啟動(dòng)仿真，得到圖3的仿真結(jié)果。(a)占空比50%時(shí)的負(fù)載電壓波形(b)占空比80%時(shí)的負(fù)載電壓波形(c)占空比40%時(shí)的負(fù)載電壓波形圖3 由IGBT組成的Buck直流變換仿真結(jié)果 由圖3可以看出，負(fù)載上電壓分別為100 V，160 V，80 V，滿足 仿真電路圖三. 反激變換器電路簡單，能高效提供多路直流輸出，因此適合多組輸出要求。反激變換器是輸出與輸入隔離的最簡單的變換器。輸出濾波僅需要一個(gè)濾波電容，不需要體積、重量較大的電感，較低的成本。尤其在高壓輸出時(shí)，避免高壓電感和高壓續(xù)流二極管。功率晶體管零電流開通，開通損耗小。而二極管零電流關(guān)斷，可以不考慮反向恢復(fù)問題 輸入電壓在很大的范圍內(nèi)波動(dòng)時(shí)，仍可有較穩(wěn)定的輸出，無需切換而達(dá)到穩(wěn)定輸出的要求?！ ∞D(zhuǎn)換效率高，損失小。變壓器匝數(shù)比值較小。，隔離變壓器還起到了存儲(chǔ)能量的作用。,以防磁飽和；2. 反激變換器的工作原理反激變換器的原理圖如圖21 所示。圖 21 反激變換器的原理圖反激變換器工作原理是：主開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，二次側(cè)二極管關(guān)斷，變壓器儲(chǔ)能；主開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，二次側(cè)二極管導(dǎo)通，變壓器儲(chǔ)能向負(fù)載釋放。它和正激變換器不同，正激變換器的變壓器勵(lì)磁電感儲(chǔ)能一般很小，各繞組瞬時(shí)功率的代數(shù)和為零，變壓器只起隔離、變壓作用。而反激變換器的變壓器比較特殊，它兼起儲(chǔ)能電感的作用，稱為儲(chǔ)能變壓器（或電感變壓器）。為防止負(fù)載電流較大時(shí)磁心飽和，反激變換器的變壓器磁心要加氣隙，降低了磁心的導(dǎo)磁率，這種變壓器的設(shè)計(jì)是比較復(fù)雜的。在開關(guān)管關(guān)斷時(shí)，反激變換器的變壓器儲(chǔ)能向負(fù)載釋放，磁心自然復(fù)位，因此反激變換器無需另加磁復(fù)位措施。磁心自然復(fù)位的條件是：開關(guān)導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間期間，變壓器一次繞組所承受電壓的伏秒乘積相等。反激電路存在兩種工作模式：電流連續(xù)和電流斷續(xù)模式。與非隔離DC/DC變換電路不同，反激電路電流連續(xù)與否指的是變壓器副邊繞組的電流。當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，變壓器副邊繞組中電流未下降到0，則電路工作于電流連續(xù)模式；當(dāng)S導(dǎo)通時(shí)，變壓器副邊繞組中電流下降到0，則電路工作于電流斷續(xù)模式；值得注意的是電路工作于電流連續(xù)模式時(shí)，其變壓器鐵心利用率顯著降低，因此實(shí)際使用中通常避免電路工作于電流連續(xù)模式。反激電路工作于電流連續(xù)模式時(shí)，在一個(gè)開關(guān)周期經(jīng)歷S導(dǎo)通，關(guān)斷2個(gè)開關(guān)狀態(tài)，如圖22
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