油船運輸

[拼音]：danxiangxian zhiliu bianhua dianlu

[英文]：single-quadrant DC converting circuit

常用的基本直流電壓變換電路。其特點是輸出電壓平均值U0隨控制訊號而變，但電壓電流平均值的極性均不能改變，負載只能向直流電源吸取電能，而無反饋電能的能力。即電路僅運行於伏安特性的一個象限中，只有單向輸送功率的功能。屬於這類電路的有降壓型電路、升／降壓型電路、升壓型電路和丘克電路。前兩種電路的輸入電流為斷續，諧波含量大；後兩種電路的為連續，諧波含量小。

降壓型電路

輸出電壓平均值u0恆低於其輸入電壓平均值ud的電路。其結構如圖1a所示。

圖中可控元件T用具有自關斷能力的全控型元件表示（若採用無關斷能力的普通閘流體則需加換流電路）。由圖可見，當T處於導通時，輸出端有電壓uD=ud（正方向如圖示），二極體D反向阻斷，輸入電流沿T流向負載， 直流電源向負載輸送電能。相反，當T處於阻斷時，直流電源立即與負載脫離，輸入電流id=0，直流電源不再輸出電能，負載電流由原先貯藏在出端電感Ld中的磁能維持。為了避免輸出電流i0產生突變，Ld的端壓uL反向（正方向如圖示），續流二極體D正偏導通，i0由D中流過。當可控元件T以重複頻率ƒ0輪番通斷時，電源向負載輸送電能便時斷時續，並取決於佔空比D，D＝τ/Tc，其中τ為T導通時間。對輸出電壓進行分析，當i0為連續時，其平均值可表示為：

式中ud是入端電壓平均值，Av稱電路直流增益。上式表明，改變佔空比D 即可改變輸出電壓u0。

升／降壓型電路

根據佔空比D值的變化，輸出電壓平均值既可低於也可高於其輸入電壓平均值的電路（圖1b）。圖中可控元件T 也用具有自關斷能力的全控型元件表示。由圖可見，當T處於導通時，電感端壓uL=ud，二極體D反向阻斷，負載端與直流輸入電源處於隔離狀態，濾波電容C0 釋放其電能以保持負載電流的連續，輸入電流id則沿電感Ld流過並逐漸增加，Ld中磁能相應增加。當T為阻斷時，輸入電流id=0。為使Ld中電流iL連續，Ld端壓uL反向，iL經續流二極體一部分向電容C0充電，另一部分供給負載。當可控元件T交替通斷時，輸出電壓平均值u0取決於佔空比D，且可表示為

式中，D=D0=0.5時，Av=1；D >0.5時，Av>1，電路為升壓狀態；D<0.5時，Av<1，電路處降壓狀態。與降壓型電路相比，Av調節範圍較寬。但由於入端電感Ld接在中間支路，出入端電流i0和id 均為斷續波形。

升壓型電路

輸出電壓平均值u0恆高於輸入電壓平均值ud的電路（即直流增益 Av恆大於1）。電路結構如圖2a所示。

由圖可見，當可控元件T導通時，輸入電流ƒd沿Ld流過並逐漸增長，Ld中貯能相應增加。與此同時，二極體D處於阻斷狀態，輸出電流i0=0，出端濾波電容C0中電能向負載釋放，以保證負載電流連續。當T關斷時，為了維持id連續，Ld端壓uL反向，二極體D導通，直流電壓ud與uL串接加到輸出端，故出端電壓u0高於ud。與此同時，Ld中貯能沿二極體D轉移到C0和負載中。當T輪番通斷時，輸出電壓平均值u0取決於佔空比D，且可表示為：

上式表明，AV>1。

丘克電路

也是一種升／降壓型電路。它與圖1b所示電路的區別是出入端電流均為連續，所含的諧波分量也較小，主電路結構（圖2b）簡單。當可控元件 T導通時，二極體D截止，入端電流id增長，輸入電感L1的貯能增加。與此同時，出端電流i0沿L2、C 和T流過，原來貯存在C 中的能量向負載和L2釋放。當T關斷而D導通時，為了維持入端電流連續，L1端壓uL1反向，原先貯存在L1中的能量沿D向C 中轉移。與此同時，為了維持出端電流連續，L2端壓 uL2反向，原先貯藏在L2中的能量沿D向負載轉移。由於電路中出入端電感L2和L1的作用，出入端電流id和id在T和D輪番通斷時均保持連續。其輸出電壓平均值u0取決於可控元件T的佔空比D，且可表示為

上式表明，丘克電路也具有升／降壓功能，且L1、L2的數值越大，則出入端電流紋波越低。

參考書目

B.M.Bird，K.G.King，An Introduction to Power Electronics，J.Wiley and Sons， New York，1983.

華東計算技術研究所電源研究室編著：《電晶體開關穩壓電源》，人民郵電出版社，北京，1985。