1、第1頁,本章主要內(nèi)容 斬波控制原理 BUCK斬波電路 BOOST斬波電路 復(fù)合斬波電路 本章重點(diǎn) 基本概念、降壓斬波、升壓斬波電路的電路圖、工作原理、基本計(jì)算（k、T、Uo）,第三章 直流斬波電路,第2頁,直流斬波電路（DC Chopper） 將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。 也稱為直流-直流變換器（DC/DC Converter）。 一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流交流直流?電路種類 6種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、 升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。 復(fù)合斬波電路不同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路組合。 多相多重?cái)夭娐废嗤Y(jié)

2、構(gòu)的基本斬波電路組合。,3.1 斬波控制原理,第3頁,3.1 斬波控制原理,最基本的斬波電路及其波形,工作周期,導(dǎo)通比(工作率、占空比）,輸出電壓平均值為,輸出電壓有效值為,基本斬波電路,第4頁,若認(rèn)為斬波器是無損的，則輸入功率應(yīng)與輸出功率相等，即,從直流電源側(cè)看的等效電阻為,3.1 斬波控制原理,第5頁,3.1 斬波控制原理,保持開關(guān)導(dǎo)通周期T不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton 脈沖寬度調(diào)制（PWM）。 保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton 不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通周期T，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型。 Ton和T都可調(diào)，使導(dǎo)通比改變，稱為混合型。 PWM方式應(yīng)用最多。,導(dǎo)通比k的改變可以通過調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間ton或開關(guān)導(dǎo)通

3、周期T來實(shí)現(xiàn)，進(jìn)而對輸出電壓平均值進(jìn)行調(diào)制。據(jù)此通常將斬波器的工作方式分為三種：,第6頁,3.2 BUCK斬波電路,電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,理想條件： （1）開關(guān)管和二極管的開關(guān)時(shí)間均為零，通態(tài)壓降為零，斷態(tài)漏電流為零； （2）在一個(gè)開關(guān)周期中，輸入電壓Ud保持不變；輸出濾波電容電壓即輸出電壓uo有很小的紋波，在分析開關(guān)電路變化特性時(shí)，可認(rèn)為uo保持恒定不變，其值為輸出的直流電壓平均值Uo； （3）電感和電容均為無損耗的理想儲能元件； （4）線路阻抗為零。,第7頁,圖3.4 BUCK電路波形,電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,3.2 BUCK斬波電路,模式1,0ttonkT,t=0時(shí)刻驅(qū)動V管導(dǎo)通，VD

4、中電流迅速轉(zhuǎn)換到V管，這時(shí)電感上的電壓為,第8頁,或,uo保持不變，電感電流按直線規(guī)律從I1上升到I2，有,3.2 BUCK斬波電路,第9頁,3.2 BUCK斬波電路,模式2,tontT,t=ton時(shí)刻關(guān)斷V管，V管中電流迅速轉(zhuǎn)換到VD管中去。這期間電感上的電流iL按直線規(guī)律從I2下降到I1，則有,或,第10頁,3.2 BUCK斬波電路,若假定Buck電路為無損的，則有,即,根據(jù)I 可知,第11頁,3.3 BOOST斬波電路,電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,儲存電能,保持輸出電壓,第12頁,電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)及工作原理,3.3 BOOST斬波電路,假設(shè)L和C值很大。 V處于通態(tài)時(shí)，電源Ud向電感L充電，電流

5、i1恒定，電容C向負(fù)載Z供電，輸出電壓uo恒定。 V處于斷態(tài)時(shí)，電源Ud和電感L同時(shí)向電容C充電，并向負(fù)載提供能量。,第13頁,或,工作模式1,0ttonkT,3.3 BOOST斬波電路,t=0時(shí)刻驅(qū)動V管導(dǎo)通，電感上的電流按直線規(guī)律上升，有,第14頁,工作模式2,tontT,或,3.3 BOOST斬波電路,t=ton時(shí)刻關(guān)斷V管，這期間電感上的電流iL按直線規(guī)律從I2下降到I1，則有,根據(jù)I 可知,第15頁,復(fù)合斬波電路降壓斬波電路和升壓斬波電路組合,斬波電路用于拖動直流電動機(jī)時(shí)，常要使電動機(jī)既可電動運(yùn)行，又可再生制動。 降壓斬波電路能使電動機(jī)工作于第1象限。 升壓斬波電路能使電動機(jī)工作于第

6、2象限。 電流可逆斬波電路：降壓斬波電路與升壓斬波電路組合。此電路電動機(jī)的電樞電流可正可負(fù)，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第1象限和第2象限。,（一）電流可逆斬波電路,3.4 復(fù)合斬波電路,第16頁,3.4 復(fù)合斬波電路,電路結(jié)構(gòu),V1和VD1構(gòu)成降壓斬波電路，電動機(jī)為電動運(yùn)行，工作于第1象限。 V2和VD2構(gòu)成升壓斬波電路，電動機(jī)作再生制動運(yùn)行，工作于第2象限。 必須防止V1和V2同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致的電源短路。,第17頁,工作過程（三種工作方式),第3種工作方式：一個(gè)周期內(nèi)交替地作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。 當(dāng)一種斬波電路電流斷續(xù)而為零時(shí)，使另一個(gè)斬波電路工作，讓電流反方向流過，這樣電動機(jī)電樞回路總有電流流過。 電路響應(yīng)很快。,3.4 復(fù)合斬波電路,第18頁,3.4 復(fù)合斬波電路,第19頁,（二）橋式可逆斬波電路,3.4 復(fù)合斬波電路,兩個(gè)電流可逆斬波電路組合起來，分別向電動機(jī)提供正向和反向電壓，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的四象限運(yùn)行。,圖3.8 橋式可逆斬波電路,使V4保持通時(shí)，等效為圖3.7（a）所示的電流可逆斬波電路，提供正電壓，可使電動機(jī)工作于第1、2象限。,第20頁,圖3.8 橋式可逆斬波電路,使V2保持通時(shí)，V3、VD3和V4、VD4等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動機(jī)提供負(fù)電壓，可使電動機(jī)工作于第3、4象限。,3.4 復(fù)合斬波電路,第21頁,3.5