電壓雙象限Buck-Boost電路拓撲及分析

時間：2023-05-01 12:26:37 電子通信論文我要投稿

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摘要：在傳統全橋電路的基礎上利用單象限電路研究新的電路，達到拓寬現有電路拓撲應用領域的目的。介紹了電壓雙象限Buck，Boost，Buck/Boost電路以及對他們的開關器件關斷和開通的分析。

關鍵詞：變換器；拓撲；雙象限；電壓控制

引言

在直流變換中不產生電能形式變化，只產生直流電參數的變化。DC/DC變換器具有成本低、重量輕、可靠性高、結構簡單等特點，因此，在工業領域和實驗室得到了廣泛應用。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，這對于直流開關穩壓電源一類的應用場所是能夠滿足要求的。但對于直流調速電源，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 電路結構

主電路如圖1所示。用電感、內阻和等效電壓串聯電路表示有源負載，橋的直流輸入端并聯濾波電容。這是一個全橋電路結構，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，這樣可以調節D值，并且及時檢測負載的運行狀況，由此控制開關的關斷和開通。此電路的元器件、電源、負載均假設為理想的。輸出濾波電感足夠大，可保證負載電流連續，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。

（0≤t≤DT） S1及S2均導通，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導通，S2斷開，D1正偏續流，等效電路如圖2(b)所示，由于S1與D1導通，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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