电力电子-直流-直流变换器概要.pdf
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2022-11-13
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直流-直流变换器
摘要：电力电子技术是应用于电力领域的电子技术，就是使用电力电子器件对电能进行变换
和控制的技术。直流-直流变换器也称为斩波器，通过对电力电子器件的通断控制，将直流电压断
续地加到负载上，通过改变占空比改变输出电压平均值。直流变换是为解决系统效率，特别是大
功率系统的效率而提出的解决方案，它是一种将直流电能变换成负载所需的电压或电流可控的直
流电能的电力电子装置。它通过对电力电子器件的快速通、断控制而把恒定直流电压斩成一系列
的脉冲电压，通过控制比的变化来改变这一脉冲序列的脉冲宽度，以实现输出电压平均值的调节，
再经输出滤波器滤波，在被控负载上得到电压或电流可控的直流电能。
关键词：直流-直流变换器；斩波器；电力电子技术
0 引言
将直流电变为另一固定电压或可调电压的变换电路,也称为直流-直流变换器，一般指直接将
直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流，斩波方式有周期 T 不变改变导通时间 Ton—
—调宽，导通时间 Ton 不变，改变周期 T——调频，T、Ton 都改变——混合调制。
按照电路拓扑分为不带隔离变压器的直流变换器和带隔离变压器的直流变换器两大类。基本
的直流变换器是通过开关管，再经电容、电感等储能滤波元件将输入的直流电压变换为符合负载
要求的直流电压或电流。
直流-直流变换器适用场合于输入输出电压等级相差不大，且不要求电气隔离的应用场合。
基本的直流变换器有多种电路接线形式，根据电路结构及功能分类，四种基本类型：（1）Buck
直流变换器；（2）Boost 直流变换器；（3）Buck-Boost 直流变换器；（4）Boost-Buck 直流变换器。
其中，（1）、（2）两种是直流变换器最基本的结构；（3）、（4）是前两种基本结构的组合形式。
1 基本直流变换器
1.1 Buck 直流变换器
Buck 变换器（又称作降压变换器）就是将直流输入电压变换成相对低的平均直流输出电压。
它的特点是输出电压比输入的电压低，但输出电流比输入电流高。它主要用于直流稳压电源中，
在这些应用场合，变换器的输出电压可根据输入电压和负载阻抗进行调节。
假设图 1（a）中的开关 V 为理想开关，即不计其损耗。从图 31（b）可以看出，当开关管闭
合时，输出电压 Uo 等于输入电压 Ui；当开关管断开时，输出电压为 0；因此，可以由开关管占
空比计算输出平均电压，即
U
o
T
ON
U
i
DU
i
T
（1）
由式（1）可知，通过改变占空比 D 即可以控制输出平均电压 Uo，并且输出平均电压 Uo 的值
总是小于或者等于输入电压 Ui；因此，这种变换器称为降压变换器。
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