本次课标题： BUCK-BOOST电路分析与制作 | ||||||
授课班级 | 光伏 | 上课时间 | 4课时 | 上课地点 | 理工南211 | |
教学目标 | 能力（技能）目标 | 知识目标 | ||||
能分析超级电容器特性； 能计算超级电容器容量； 能在光伏发电系统应用超级电容器； | 单体电池的串联特性； 单体电池的并联特性； 单体电池串并联输出特性； | |||||
能力训练任务及案例 | ir油墨【案例引导】 测试电路如下图6.9示，调整函数发生器的占空比，测量输入与输出关系。 (a) 测试电路 (b)函数发生器信号 (b)输出波形 图6.9 BUCK-BOOST电路(multisim) 【项目任务】 制作一个BUCK-BOOST，使其输出达到某电压值的稳定输出。 【预习练习】 1. Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器。 2. Buck/Boost变换器输入电压、输出电压、占空比之间关系为：。 【信息单】 一、Buck/Boost直流斩波电路的基本原理 Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其电路如图6.10。与Buck和Boost电路不同的是，电感Lf在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。开关管也采用PWM控制方式。Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式，此处以电感电流在连续状态下的工作模式。 图6.11是电感电流连续时的主要波形。图6.12是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。电感电流连续工作时，有两种工作模态，图6.12(a)的开关管Q导通时的工作模态，图6.12(b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。 单相计数器 图6.10 Buck/Boost电路 墙布拼接图6.11感电流连续工作波形 (a) Q导通 (b) Q关断，D续流 图6.12 Buck/Boost不同开关模态下等效电路 www.auau66.Com二、电感电流连续工作原理和基本关系 电感电流连续工作时，Buck/Boost变换器有开关管Q导通和开关管Q关断两种工作模态。 1.在开关模态1[0~ton]： d570t=0时，Q导通，电源电压Vin加载电感Lf上，电感电流线性增长，二极管D截止，负载电流由电容Cf提供： (5-11) (5-12) t=ton时，电感电流增加到最大值，Q关断。在Q导通期间电感电流增加量 (5-13) 2.在开关模态2[t莲子脱皮机on ~ T]: t=ton时，Q关断，D续流，电感Lf贮能转为负载功率并给电容Cf充电，在输出电压Vo作用下下降： (5-14) (5-15) t=T时，见到最小值，在ton ~T期间减小量为： (5-15) 此后，Q又导通，转入下一工作周期。由此可见，Buck/Boost变换器的能量转换有两个过程：第一个过程是Q开通电感Lf贮能的过程，第二个是电感能量向负载和电容Cf转移的过程。 稳态工作时，Q导通期间的增长量应等于Q关断期间的减小量，或作用在电感Lf上电压的伏秒面积为零，有： (5-16) 由公式，若Dy=0.5，则Vo=Vin；若Dy<0.5，则Vo<Vin；反之，Dy>0.5，Vo>Vin。设变换器没有损耗，则输入电流平均值Ii和输出电流平均值Io之比为 (5-17) 开关管Q截止时，加于集电极和发射极间电压为输入电压和输出电压之和，这也是二极管D截止时所承受的电压 (5-18) 由图6.12可见，电感电流平均值等于Q和D导通期间流过的电流平均值IQ和ID之和，即： (5-19) (5-20) 负载电流Io等于流过二极管D电流的平均值ID，即在t=ton~T期间电感电流的平均值 电感电流最大值和最小值为： 开关管Q和二极管D电流的最大值、等于电感电流最大值 Q导通期间，电容Cf电压的变化量即输出电压脉动由Q导通期间放电量计算，因，故 (5-21) 三、案例分析 Buck/Boost变换器设计指标为：(1)输入电压：直流100V；(2) 输出电压：直流48V；(3) 输出功率：500W。 设定IGBT的开关频率f为100kHz，电感电流纹波为电感电流平均值的5%，输出电压纹波为输出电压的2%。 输出端电阻为： 输出端电流为： 由式得占空比为： 由式得输入电流为： 由式得开关管Q截止时承受电压，二极管D截止时承受电压为： 由式得电感电流平均值为： 电感电流和输出电压纹波分别为： 得电感电流最大值和最小值分别为： 得通过开关管Q和二极管D的电流最大值为： 得电感大小为： 得电容大小为： 以此，开关管Q：开关频率100kHz，截止时承受电压148V，流过最大电流16.50A；二极管D：截止时承受电压148V，流过最大电流16.50A；电感：大小0.42mH，流过电流最大值16.50A；电容：大小，承受电压最大值48.52V；电阻RLD：大小。 【训练与提高】 有一太阳能系统，由于受光照强度影响，电压会在8V-16V之间改变，下列利用BUCK-BOOST电路，制作一个12V稳定输出的直流升降压电路。 【课后思考题】 1. 简述Buck/Boost直流斩波电路的基本原理。 | |||||
参考资料 | 廖东进.光伏发电系统集成与设计.北京.化学工业出版社.2013 王长贵.太阳能光伏发电使用技术.北京.化学工业出版社.2010 李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护.北京.人民邮电出版社.2010 | |||||
本文发布于:2023-07-25 15:59:48，感谢您对本站的认可！
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