電壓雙象限Buck-Boost電路拓撲及分析

時間：2023-05-01 12:35:43 電子通信論文我要投稿

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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，達到拓寬現(xiàn)有電路拓撲應(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；拓撲；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)簡單等特點，因此，在工業(yè)領(lǐng)域和實驗室得到了廣泛應(yīng)用。單象限直流電壓變換器電路的特點是輸出電壓平均值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，這對于直流開關(guān)穩(wěn)壓電源一類的應(yīng)用場所是能夠滿足要求的。但對于直流調(diào)速電源，負載為直流電動機時，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us而變化，但輸出電流平均值Io卻始終為正，即電路可運行于第一和第四象限。本文將對電壓雙象限Buck?Boost電路進行分析。

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)電路表示有源負載，橋的直流輸入端并聯(lián)濾波電容。這是一個全橋電路結(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，并且及時檢測負載的運行狀況，由此控制開關(guān)的關(guān)斷和開通。此電路的元器件、電源、負載均假設(shè)為理想的。輸出濾波電感足夠大，可保證負載電流連續(xù)，且線性升降。

1.2 工作原理

1.2.1 運行于第一象限

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，負載從電源吸取能量。

(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 運行于第

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