直流PWM控制技术：调制法与DC/DC变换电路

该内容涉及的是直流PWM（脉宽调制）控制技术在DC/DC变换电路中的应用，主要讨论了直流变换的基本原理、PWM的概念以及如何通过调制法生成PWM波形。 在DC/DC变换电路中，PWM是一种重要的控制策略，常用于调整输出电压。PWM的基本思想是通过改变开关元件（如IGBT）的导通时间与总周期的比例来控制输出电压的平均值。在典型的PWM波形生成中，载波信号频率远高于调制信号频率，调制信号（u*R）和载波信号（uC）共同决定了PWM波形的形状。 3.2 基本的直流斩波电路包括降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路和库克变换电路等，它们通过开关元件的开关状态改变来实现直流电压的提升或降低。例如，当开关管T导通时，负载两端电压uo等于输入电压US；而当开关管断开时，uo为0。通过调整开关管的导通时间占总周期的比例（即占空比D），可以控制负载两端的平均电压。 3.3 复合斩波电路则是结合了多种基本斩波电路的特性，以满足更复杂的电压转换需求，比如同时实现升压和降压的功能。 3.4 变压器隔离的直流—直流变换器则通过变压器实现输入和输出的电气隔离，提高系统的安全性，同时可以改变电压比例。 在直流调速系统中，PWM控制技术尤为重要，因为它能够提供可变的直流电压，适应不同负载的需求。例如，太阳能电池输出的电压可能较低，需要通过DC/DC变换器升压至所需电压。控制开关管的导通时间和断开时间，即占空比D，可以精确地调整输出电压。占空比D与输出电压的关系为U = D*US，其中US是输入电压。 3.1.1 直流变换的基本原理指出，开关管（如IGBT）只有导通和断开两种状态。通过改变开关管在一个周期内的导通时间（ton）与总周期（T）的比例，即占空比D，就能控制输出电压的平均值。这种调制方式包括脉冲频率调制（PFM）和脉冲宽度调制（PWM）两种。在PFM中，保持导通时间ton不变，改变总的开关周期TS来调节频率，从而影响输出电压。 PWM控制技术是DC/DC变换电路的核心，它通过智能调整开关元件的导通时间，实现了对直流电压的高效、精确控制，广泛应用于电力电子设备、电动汽车、工业自动化等领域。理解并掌握这一技术对于设计和优化直流电源系统至关重要。