1、第五章直流斬波電路,5.1基本斬波電路(1)降壓斬波電路(2)升壓斬波電路(3)升降壓斬波電路5.2復合斬波電路(1)電流可逆斬波電路(2)橋式可逆斬波電路,直流斬波電路將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的變換電路,也稱為直流-直流變換器一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流交流直?斬波方式：周期T不變，改變導通時間Ton調(diào)寬導通時間Ton不變，改變周期T調(diào)頻T,Ton都改變混合調(diào)制,斬波器分類：降壓斬波器，升壓斬波器，復合斬波器,5.1.1降壓斬波電路,(一)工作電路,IGBT,若為晶閘管，須有關(guān)斷輔助電路,續(xù)流二極管,負載出現(xiàn)的反電動勢,5.1基本斬波電路,（二）工作原理,電流連續(xù)

2、,電流斷續(xù),動態(tài)演示,（1）電流連續(xù),V為通態(tài)期間，設負載電流為i1，有：,設此階段電流初值為I10，=L/R，解上式得,（三）數(shù)量關(guān)系分析從電路理論角度推導,瞬態(tài)分析,V為斷態(tài)期間，設負載電流為i2，有：,設此階段電流初值為I20，解上式得：,且：I10i2(t2)，I20=i1(t1)，代入,上式表示了平波電抗器L為無窮大，負載電流完全平直時的負載電流平均值Io，此時負載電流最大值、最小值均等于平均值。,tonV通的時間toffV斷的時間a-導通占空比,平均值分析,（2）電流斷續(xù),I10=0，且t=ton+tx時，i2=0代入上,電流斷續(xù)的條件：,瞬態(tài)分析,平均值分析,在降壓斬波電路中，E

3、110V，L=1MH，R=0.25，Em=11V，T=2500us,ton=1000us,計算：負載電流平均值Io，負載平均電壓Uo,計算負載電流的最大值，最小值。,典型例題,解題步驟：根據(jù)式判斷電流是否連續(xù)。由判斷決定Uo,Io的計算方法。根據(jù)瞬時分析公式計算電流的最大值，最小值,負載電流維持為Io不變,電源只在V處于通態(tài)時提供能量為:EI0ton,在整個周期T中，負載消耗的能量為:RI02T+EMI0T,輸出功率等于輸入功率，可將降壓斬波器看作直流降壓變壓器,一周期中，忽略損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等,（三）數(shù)量關(guān)系分析從能量傳遞角度推導,I1為電源電流平均值,5.1.2升壓

4、斬波電路,（一）工作電路,儲存電能,保持輸出電壓,（二）工作原理及動態(tài)演示,V通時，E向L充電，充電電流恒為I1，同時C的電壓向負載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設V通的時間為ton，此階段L上積蓄的能量為：EI1ton,（三）數(shù)量關(guān)系(直接從能量角度分析）,穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：EI1ton=(U0-E)I1toff,V斷時，E和L共同向C充電并向負載R供電。設V斷開的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為：(U0-E)I1toff,T/toff1，輸出電壓高于電源電壓，故稱該電路為升壓斬波電路,T/toff升壓比；,升壓比的倒數(shù)記作，即,和的關(guān)系

5、：,因此，U0可表示為,以上分析中，認為V通態(tài)期間因電容C的作用使得輸出電壓Uo不變，但實際C值不可能無窮大，在此階段其向負載放電，Uo必然會有所下降，故實際輸出電壓會略低。,根據(jù)電路結(jié)構(gòu)分析輸出電流的平均值Io為：,如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負載R消耗，即,與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路也可看成是直流變壓器。,則電源電流的平均值I1為：,（四）升壓斬波電路典型應用（直流電機傳動）,通常是用于直流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源實際電路中電感L值不可能為無窮大，因此也有電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài),此時電機的反電動勢相當于右圖中的電源，而此時的直流電源相當于右圖中的負載。

6、由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器。,工作原理,當電樞電流斷續(xù)時：,當t=0時刻i1=I10=0，當t=t2時，i2=0，得：,-電流斷續(xù)的條件,5.1.3升降壓斬波電路,(一）原理圖：,（二）工作原理,V通時，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時電流為i1。同時，C維持輸出電壓恒定并向負載R供電。V斷時，L的能量向負載釋放，電流為i2。負載電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路.,動態(tài)演示,穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感儲存的能量等于釋放的能量,（三）數(shù)量關(guān)系,結(jié)論：,改變導通比a，輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當0a1/2時為降壓，當1/

7、2a1時為升壓，因此將該電路稱作升降壓斬波電路。,其輸出功率和輸入功率相等，可看作直流變壓器。,復合斬波電路：,5.2復合斬波電路,降壓斬波電路和升壓斬波電路的組合構(gòu)成,（1）電流可逆斬波電路,（2）橋式可逆斬波電路,5.2.1電流可逆斬波電路,斬波電路用于拖動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又可再生制動,可通過電流可逆斬波電路來實現(xiàn).電流可逆斬波電路由降壓斬波電路和升壓斬波電路復合而成.,原理圖：,電流可逆斬波電路,V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第1象限,分析：,V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，把直流電動機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使?/p>

8、動機作再生制動運行，工作于第2象限,必須防止V1和V2同時導通而導致的電源短路,只作降壓斬波器運行時，則V2和VD2總處于斷態(tài)；只作升壓斬波器運行時，則V1和VD1總處于斷態(tài)；第3種工作方式：一個周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作,電流可逆斬波電路：電樞電流可逆，兩象限運行，但電壓極性是單向的當需要電動機進行正、反轉(zhuǎn)以及可電動又可制動的場合（即四象限運行），須將兩個電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機提供正向和反向電壓，成為橋式可逆斬波電路.,5.2.2橋式可逆斬波電路,使V4保持通時，等效為一電流可逆斬波電路，向電動機提供正電壓，可使電動機工作于第1、2象限，即正轉(zhuǎn)電動和正轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài).使V2保持通時，V3、VD3和V4、VD4等效為又一組電流