重慶科創(chuàng)職業(yè)學(xué)院-第05章 直流斬波電路

1、第第 5 5 章章 直流斬波電路直流斬波電路第第 5 5 章章 直流斬波電路直流斬波電路 直流斬波電路的功能是將一個恒定的直流電壓變換成另一直流斬波電路的功能是將一個恒定的直流電壓變換成另一固定的或可調(diào)的直流電壓，也稱為直流斷續(xù)器、調(diào)壓器或固定的或可調(diào)的直流電壓，也稱為直流斷續(xù)器、調(diào)壓器或DC/DCDC/DC變換電路。它通過周期性地快速接通、關(guān)斷負載電路，變換電路。它通過周期性地快速接通、關(guān)斷負載電路，從而將恒定直流電從而將恒定直流電“斬斬”成一系列的脈沖電壓，改變這個脈成一系列的脈沖電壓，改變這個脈沖電壓接通、關(guān)斷的時間比，就可以方便地調(diào)整輸出電壓的沖電壓接通、關(guān)斷的時間比，就可以方便地調(diào)整

2、輸出電壓的平均值。直流斬波器除可調(diào)節(jié)直流電壓的大小外，還可以用平均值。直流斬波器除可調(diào)節(jié)直流電壓的大小外，還可以用來調(diào)節(jié)電阻的大小和磁場的大小。直流斬波電路具有效率高、來調(diào)節(jié)電阻的大小和磁場的大小。直流斬波電路具有效率高、體積小、重量輕和成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于采用直流電機體積小、重量輕和成本低等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于采用直流電機調(diào)速的電力牽引上，如采用直流供電的城市地鐵車輛、工礦調(diào)速的電力牽引上，如采用直流供電的城市地鐵車輛、工礦電力機車、城市無軌電車、高速電動車組以及由蓄電池供電電力機車、城市無軌電車、高速電動車組以及由蓄電池供電的搬運車、叉車和電動汽車等，從而使上述控制獲得加速平的搬運車、叉車

3、和電動汽車等，從而使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。據(jù)國內(nèi)穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能，并同時收到節(jié)約電能的效果。據(jù)國內(nèi)經(jīng)驗，采用斬波器的無軌電車較串電阻調(diào)速，節(jié)約經(jīng)驗，采用斬波器的無軌電車較串電阻調(diào)速，節(jié)約2020電能。電能。直流斬波不僅能起調(diào)壓的作用直流斬波不僅能起調(diào)壓的作用( (開關(guān)電源開關(guān)電源) )，同時還能起到有，同時還能起到有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用。直流斬波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用。直流斬波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖5-15-1所示。所示。 第第 5 5 章章 直流斬波電路直流斬波電路圖圖5-1 5-1 直流斬波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖直流斬波系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 本章首

4、先介紹斬波電路的基本工作原理，并對普通晶閘本章首先介紹斬波電路的基本工作原理，并對普通晶閘管構(gòu)成的斬波電路的結(jié)構(gòu)與工作情況進行分析，最后對其他管構(gòu)成的斬波電路的結(jié)構(gòu)與工作情況進行分析，最后對其他形式的斬波電路作簡要介紹。形式的斬波電路作簡要介紹。第第 5 5 章章 直流斬波電路直流斬波電路 5.1 5.1 直流斬波電路的基本工作原理直流斬波電路的基本工作原理 5.2 5.2 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 5.3 5.3 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.4 5.4 實訓(xùn)實訓(xùn)5 5 斬波電路的研究斬波電路的研究 第第 1 1 節(jié)節(jié) 直流斬波電路的基本工作原理直流斬波電

5、路的基本工作原理 斬波器的種類很多，具體結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。一般將斬波電斬波器的種類很多，具體結(jié)構(gòu)千變?nèi)f化。一般將斬波電路分為降壓斬波電路、升壓斬波電路、降壓路分為降壓斬波電路、升壓斬波電路、降壓升壓斬波電路、升壓斬波電路、升壓升壓降壓斬波電路、降壓斬波電路、Sepic Sepic 斬波電路和斬波電路和Zeta Zeta 斬波電路斬波電路6 6種形種形式。斬波器的電能變換功能是由電力電子器件的通式。斬波器的電能變換功能是由電力電子器件的通/ /斷控制實斷控制實現(xiàn)的?，F(xiàn)的。 基本斬波電路原理圖如圖基本斬波電路原理圖如圖5-2(a)5-2(a)所示。所示。R R為負載，為負載，S S為一為一高速開關(guān)。通

6、過連續(xù)地接通和關(guān)斷斬波開關(guān)，使直流電源電壓高速開關(guān)。通過連續(xù)地接通和關(guān)斷斬波開關(guān)，使直流電源電壓間斷地接到負載上。當(dāng)開關(guān)間斷地接到負載上。當(dāng)開關(guān)S S閉合時，電源電壓閉合時，電源電壓U Ui i 加到負載上，加到負載上，負載電壓負載電壓u uo o = =U Ui i，并持續(xù)時間，并持續(xù)時間t tonon；當(dāng)開關(guān)斷開時，；當(dāng)開關(guān)斷開時，u uo o=0=0，并持，并持續(xù)時間續(xù)時間t toff off 。斬波器的輸出電壓波形如圖。斬波器的輸出電壓波形如圖5-2(b)5-2(b)所示，所示，T T= =t tonon+ +t toffoff 為斬波器的工作周期，為斬波器的工作周期， 定義為占空比，

7、則斬波定義為占空比，則斬波電路輸出電壓的平均值為電路輸出電壓的平均值為ontDT第第 1 1 節(jié)節(jié) 直流斬波電路的基本工作原理直流斬波電路的基本工作原理 5-(1) 5-(1) 在斬波電路中，輸入電壓是固定不變的，通過調(diào)節(jié)開關(guān)的在斬波電路中，輸入電壓是固定不變的，通過調(diào)節(jié)開關(guān)的開通時間與關(guān)斷時間，即調(diào)節(jié)占空比，便可控制輸出電壓的平開通時間與關(guān)斷時間，即調(diào)節(jié)占空比，便可控制輸出電壓的平均值。均值。 實際上，如圖實際上，如圖5-2(a)5-2(a)所示的開關(guān)所示的開關(guān)S S不是普通的機械開關(guān)，而不是普通的機械開關(guān)，而是由電力電子器件構(gòu)成的電子開關(guān)，一般稱這個開關(guān)為斬波器。是由電力電子器件構(gòu)成的電子

8、開關(guān)，一般稱這個開關(guān)為斬波器。斬波器可由普通晶閘管斬波器可由普通晶閘管( (半控型的晶閘管半控型的晶閘管) )、可關(guān)斷晶閘管、可關(guān)斷晶閘管(GTO)(GTO)或自關(guān)斷器件或自關(guān)斷器件( (電力晶體管電力晶體管GTRGTR或或IGBTIGBT等全控型器件等全控型器件) )來實現(xiàn)，來實現(xiàn)，用符號用符號CHCH表示。若采用普通晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔表示。若采用普通晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路，導(dǎo)致電路變得復(fù)雜，并且可靠性差，斬波器的工作頻助電路，導(dǎo)致電路變得復(fù)雜，并且可靠性差，斬波器的工作頻率也比較低，現(xiàn)在一般很少采用。若采用自關(guān)斷器件，則省去率也比較低，現(xiàn)在一般很少采用。若采用自關(guān)

9、斷器件，則省去了輔助電路，結(jié)構(gòu)相對簡單，有利于提高斬波器的頻率，這是了輔助電路，結(jié)構(gòu)相對簡單，有利于提高斬波器的頻率，這是斬波開關(guān)發(fā)展的方向。斬波開關(guān)發(fā)展的方向。ononoiiionoffttUUUDUttT 第第 1 1 節(jié)節(jié) 直流斬波電路的基本工作原理直流斬波電路的基本工作原理圖圖5-2 5-2 基本斬波電路圖及電壓波形基本斬波電路圖及電壓波形 由式由式5-15-1可知，改變導(dǎo)通時間可知，改變導(dǎo)通時間t tonon或?qū)ㄖ芷诨驅(qū)ㄖ芷赥 T都可改變斬波都可改變斬波器的輸出電壓。因此，斬波電路有器的輸出電壓。因此，斬波電路有3 3種電壓控制方式。種電壓控制方式。 第第 1 1 節(jié)節(jié) 直流斬波

10、電路的基本工作原理直流斬波電路的基本工作原理 (1) (1) 定頻調(diào)寬控制定頻調(diào)寬控制( (脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制PWM)PWM)。保持?jǐn)夭ㄖ芷?。保持?jǐn)夭ㄖ芷赥 T不變，只改變斬波器的導(dǎo)通時間不變，只改變斬波器的導(dǎo)通時間t tonon 。這種控制方式的特點。這種控制方式的特點是斬波器的基本頻率不變，所以濾除高次諧波的濾波器設(shè)計比是斬波器的基本頻率不變，所以濾除高次諧波的濾波器設(shè)計比較簡單。較簡單。 (2) (2) 定寬調(diào)頻定寬調(diào)頻( (脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制PFM)PFM)。保持?jǐn)夭ㄆ鞯膶?dǎo)通。保持?jǐn)夭ㄆ鞯膶?dǎo)通時間時間t tonon不變，只改變斬波周期不變，只改變斬波周期T T。這種控制方式

11、的特點是斬波。這種控制方式的特點是斬波回路和控制回路變得簡單，但容易產(chǎn)生諧波干擾，而頻率是變回路和控制回路變得簡單，但容易產(chǎn)生諧波干擾，而頻率是變化的，因而濾波器的設(shè)計比較困難。化的，因而濾波器的設(shè)計比較困難。 (3) (3) 調(diào)頻調(diào)寬混合控制。這種控制方式不但改變斬波器的調(diào)頻調(diào)寬混合控制。這種控制方式不但改變斬波器的工作頻率，而且改變斬波器的導(dǎo)通時間。這種控制方式的特點工作頻率，而且改變斬波器的導(dǎo)通時間。這種控制方式的特點是可以大幅度地變化輸出，但也存在著由于頻率變化所引起的是可以大幅度地變化輸出，但也存在著由于頻率變化所引起的設(shè)計濾波器較困難的問題。設(shè)計濾波器較困難的問題。 普遍采用的是定

12、寬調(diào)頻控制方式。普遍采用的是定寬調(diào)頻控制方式。第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 5.2.1 5.2.1 普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器 5.2.2 5.2.2 普通晶閘管構(gòu)成的升壓直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的升壓直流斬波器 5.2.3 5.2.3 普通晶閘管構(gòu)成的第二象限直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的第二象限直流斬波器 5.2.4 5.2.4 普通晶閘管構(gòu)成的多象限直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的多象限直流斬波器 5.2.5 5.2.5 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波器的換流電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波器的換流電路第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通

13、晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 5.2.1 5.2.1 普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器 普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器的電路結(jié)構(gòu)如圖普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器的電路結(jié)構(gòu)如圖5-3(a)5-3(a)所示。圖中所示。圖中L LF F、C CF F分別為輸入濾波電感和電容。斬波器工作時分別為輸入濾波電感和電容。斬波器工作時的電壓、電流波形如圖的電壓、電流波形如圖5-3(b)5-3(b)所示。由前面的分析可知，這個所示。由前面的分析可知，這個電路的輸出電壓平均值電路的輸出電壓平均值U ULDLD= =D DUS US ，由于，由于D D11，所以

14、，所以U ULDLD U US S，即斬，即斬波器輸出電壓平均值小于輸入電壓，故稱為降壓斬波器。負載波器輸出電壓平均值小于輸入電壓，故稱為降壓斬波器。負載電動機的調(diào)速范圍一般是在零到額定轉(zhuǎn)速。因此，一般情況下電動機的調(diào)速范圍一般是在零到額定轉(zhuǎn)速。因此，一般情況下電動機直流調(diào)速系統(tǒng)均采用降壓斬波器。電動機直流調(diào)速系統(tǒng)均采用降壓斬波器。第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 圖圖5-3 5-3 普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器的原理電路及電壓、普通晶閘管構(gòu)成的降壓直流斬波器的原理電路及電壓、電流波形電流波形第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘

15、管構(gòu)成的直流斬波電路 5.2.2 5.2.2 普通晶閘管構(gòu)成的升壓直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的升壓直流斬波器 升壓直流斬波器的原理電路如圖升壓直流斬波器的原理電路如圖5-4(a)5-4(a)所示，斬波器工作所示，斬波器工作時的電壓、電流波形如圖時的電壓、電流波形如圖5-4(b)5-4(b)所示。當(dāng)斬波器導(dǎo)通時，電源所示。當(dāng)斬波器導(dǎo)通時，電源電壓電壓U US S加于電感加于電感L LF F上，電感儲能。與此同時電容上，電感儲能。與此同時電容C CF F向負載放電，向負載放電，而隔離二極管而隔離二極管VDVD因受電容因受電容C CF F施加的反向電壓而關(guān)斷。當(dāng)斬波器施加的反向電壓而關(guān)斷。當(dāng)斬波器關(guān)斷

16、時，電感關(guān)斷時，電感L LF F中的電流維持原來的流通方向不變，其自感電中的電流維持原來的流通方向不變，其自感電動勢改變極性并和電源電壓疊加，強制電流進入負載并給電容動勢改變極性并和電源電壓疊加，強制電流進入負載并給電容C CF F充電。這樣，斬波器導(dǎo)通時儲存在電感器中的電能便釋放到充電。這樣，斬波器導(dǎo)通時儲存在電感器中的電能便釋放到負載和電容負載和電容C CF F上。上。第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 假設(shè)不計假設(shè)不計i is s的脈動，那么在斬波器導(dǎo)通期間，由電源輸入的脈動，那么在斬波器導(dǎo)通期間，由電源輸入到電感器的電能為到電感器的電能為 W

17、Winin= =U US SI IStonSton (5-2) (5-2) 在斬波器關(guān)斷期間，電感在斬波器關(guān)斷期間，電感L L釋放的電能為釋放的電能為 W Woutout=(=(U ULDLD- -U US S) )I IS St toffoff (5-3) (5-3) 對于無損耗系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，這兩項電能應(yīng)是相等的。故有對于無損耗系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)時，這兩項電能應(yīng)是相等的。故有 W Winin= =U US SI IS St tonon =( =(U ULDLD- -U US S) )I IS St toffoff (5-4)(5-4) onoffLDSSSoffoff11ttTUUUUttD 第第

18、2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 因為因為D D1 U US S。負載上獲得的電壓比電源電壓。負載上獲得的電壓比電源電壓高，故稱之為升壓斬波器。高，故稱之為升壓斬波器。 無論降壓斬波器或升壓斬波器，它們的功率流向都是從電無論降壓斬波器或升壓斬波器，它們的功率流向都是從電源到負載，因此負載的平均電壓源到負載，因此負載的平均電壓U ULDLD 和電流和電流I IA A都是正的，均位都是正的，均位于于U ULDLD- -I IA A直角坐標(biāo)系的第一象限，故又稱為第一象限斬波器，直角坐標(biāo)系的第一象限，故又稱為第一象限斬波器，如圖如圖5-4(c)5-4(c)所示。所

19、示。第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 圖圖5-4 5-4 升壓斬波器的原理電路，電壓、電流波形及升壓斬波器的原理電路，電壓、電流波形及U ULDLD- -I IA A特性特性第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 5.2.3 5.2.3 普通晶閘管構(gòu)成的第二象限直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的第二象限直流斬波器 如果由于勢能或動能使電機作發(fā)電機運行，利用升壓斬波如果由于勢能或動能使電機作發(fā)電機運行，利用升壓斬波器的原理，可構(gòu)成第二象限斬波器電路，如圖器的原理，可構(gòu)成第二象限斬波器電路，如圖5-5(a)5-5(a)所示。

20、電所示。電壓、電流波形如圖壓、電流波形如圖5-5(b)5-5(b)所示。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通比便可把負所示。通過適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)通比便可把負載電機的電壓升到大于電源電壓載電機的電壓升到大于電源電壓U US S，從而把負載電機產(chǎn)生的能，從而把負載電機產(chǎn)生的能量反饋到電源中去。此時電壓量反饋到電源中去。此時電壓U ULDLD跟電動機狀態(tài)運行時的極性跟電動機狀態(tài)運行時的極性一致，而且是正的，但電樞電流一致，而且是正的，但電樞電流i iA A 改變了流向而成為負的，改變了流向而成為負的，電機工作于第二象限，故稱為第二象限斬波器。電機工作于第二象限，故稱為第二象限斬波器。因功率流向是因功率流向是從電機到電源從電機

21、到電源，直流電動機工作于再生制動工況，這種電路亦，直流電動機工作于再生制動工況，這種電路亦稱為再生斬波器。稱為再生斬波器。第第 2 2 節(jié)節(jié) 普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路普通晶閘管構(gòu)成的直流斬波電路 5.2.4 5.2.4 普通晶閘管構(gòu)成的多象限直流斬波器普通晶閘管構(gòu)成的多象限直流斬波器 5.2.4.1 A 5.2.4.1 A型二象限斬波器型二象限斬波器 A A型二象限斬波器的原理電路和電壓、電流波形分別如圖型二象限斬波器的原理電路和電壓、電流波形分別如圖5-6(a)5-6(a)、(b)(b)所示。圖中的斬波器所示。圖中的斬波器CH1CH1和二極管和二極管VD1VD1在電動機運在電動機運行狀態(tài)

22、下工作，而行狀態(tài)下工作，而CH2CH2與與VD2VD2則在再生制動運行時工作。這樣該則在再生制動運行時工作。這樣該電路就保證電源與負載電機之間的功率流向是可逆的。當(dāng)電路就保證電源與負載電機之間的功率流向是可逆的。當(dāng)DUDUS S E EM M時，功率流向是從電源到電機，電機工作于電動機運行狀時，功率流向是從電源到電機，電機工作于電動機運行狀態(tài)；當(dāng)態(tài)；當(dāng)DUDUS S E EM M，則電樞電流則電樞電流i iA A的方向為正；若的方向為正；若DUDUS S E EM M，功率流向從電源到負載，功率流向從電源到負載，i is s為正，電機吸收功率。為正，電機吸收功率。 (2) (2) 其中的一個斬

23、波器其中的一個斬波器CH1CH1和一個二極管和一個二極管VD2VD2同時導(dǎo)通，負同時導(dǎo)通，負載電路被短接，載電路被短接，U ULDLD 0 0，不管，不管E EM M是正還是負，電樞電流是正還是負，電樞電流i iA A均經(jīng)均經(jīng)這兩個導(dǎo)通管續(xù)流。這兩個導(dǎo)通管續(xù)流。 (3) VD1 (3) VD1、VD2VD2兩二極管同時導(dǎo)通，這時兩二極管同時導(dǎo)通，這時E EM M為負，而且必須為負，而且必須DUDUS S 00時，時，VTVT導(dǎo)通，電源導(dǎo)通，電源E E向向負載供電，負載電壓負載供電，負載電壓u uo o= =E E，負載電流，負載電流i io o按指數(shù)曲線上升，此階按指數(shù)曲線上升，此階段電流稱為

24、段電流稱為i il l；當(dāng)；當(dāng)t t= =t tk k時，時，u uGEGE=0=0，VTVT關(guān)斷，負載電流關(guān)斷，負載電流i io o經(jīng)二極經(jīng)二極管管VDVD續(xù)流，負載電壓續(xù)流，負載電壓u uo o近似為零，近似為零，i io o按指數(shù)曲線下降，此階段按指數(shù)曲線下降，此階段電流稱為電流稱為i i2 2 。 如負載中電感如負載中電感L L較大則負載電流連續(xù)，如圖較大則負載電流連續(xù)，如圖5-10(b)5-10(b)所示，所示，L L越大則負載電流脈動越小。當(dāng)越大則負載電流脈動越小。當(dāng)t t= =t t1 1時，時，VTVT導(dǎo)通，電源電壓導(dǎo)通，電源電壓E E加加在平波電抗器及負載上，則在平波電抗器及

25、負載上，則 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 (5-5) (5-5)即即 (5-6) (5-6) 該電壓加在平波電抗器上，使電感電流即負載電流線性上該電壓加在平波電抗器上，使電感電流即負載電流線性上升，上式可改寫為升，上式可改寫為 (5-7) (5-7) 當(dāng)當(dāng)t t= =t t2 2時，時，VTVT關(guān)閉，加在平波電抗器及負載回路的電壓為關(guān)閉，加在平波電抗器及負載回路的電壓為零，即零，即 (5-8) (5-8) 由于電感電流不能突變，儲存在電感上的能量經(jīng)續(xù)流二極由于電感電流不能突變，儲存在電感上的能量經(jīng)續(xù)流二極管繼續(xù)向負載提供電流，此時負載電流線性下降，所以，上式管繼續(xù)向負載提供

26、電流，此時負載電流線性下降，所以，上式可改寫為可改寫為 (5-9) (5-9)ooddiELUt ooddiEULt o2010o1ddiiiEULLtt ood0diLUt o10202010o22ddiiiiiULLLttt 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 比較式比較式(5-7)(5-7)及式及式(5-9)(5-9)得得 (5-10) (5-10) 式中的式中的U Uo o為負載端直流輸出電壓平均值，為負載端直流輸出電壓平均值，t tl l 、t t2 2 分別為分別為VT VT 的導(dǎo)通與關(guān)斷時間，的導(dǎo)通與關(guān)斷時間，T T為工作周期，為工作周期，D Dt tl l/ /T

27、 T為導(dǎo)通比或占為導(dǎo)通比或占空比?？毡取?改變改變D D，即可使，即可使U Uo o在在0 0E E之間連續(xù)變化。之間連續(xù)變化。 若若L L值較小，則在值較小，則在VTVT關(guān)斷后到關(guān)斷后到t tx x時刻，時刻，i io o已衰減到零，二已衰減到零，二極管即斷流，負載電流斷續(xù)，如圖極管即斷流，負載電流斷續(xù)，如圖5-10(c)5-10(c)所示，從所示，從t tx x到到T T，u uo o= =E EM M，E EM M為電動機反電勢。一個周期結(jié)束，再令為電動機反電勢。一個周期結(jié)束，再令VTVT導(dǎo)通，則導(dǎo)通，則繼續(xù)進行下一個周期。繼續(xù)進行下一個周期。11o12ttUEEDETtt 第第 3 3

28、 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 若忽略所有元器件的損耗，圖若忽略所有元器件的損耗，圖5-10(a)5-10(a)電路中輸入功率等于電路中輸入功率等于輸出功率，即輸出功率，即 (5-11) (5-11) 因此電源輸入的平均電流為因此電源輸入的平均電流為 (5-12) (5-12) 而負載平均電流而負載平均電流I Io o可用下式計算可用下式計算 (5-13) (5-13)iooEIU I oiooUIIDIE oMoUEIR 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-10 5-10 直流降壓斬波電路的原理圖及工作波形直流降壓斬波電路的原理圖及工作波形 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他

29、直流斬波器其他直流斬波器 5.3.1.2 5.3.1.2 負載電流連續(xù)的條件負載電流連續(xù)的條件 從上面分析可知，在斬波器關(guān)斷期間，負載電流全部來自從上面分析可知，在斬波器關(guān)斷期間，負載電流全部來自電感釋放的能量。斬波器工作時，如果電感儲存的能量不足，電感釋放的能量。斬波器工作時，如果電感儲存的能量不足，當(dāng)斬波器關(guān)斷以后，電感電流不足以維持負載電流，就會發(fā)生當(dāng)斬波器關(guān)斷以后，電感電流不足以維持負載電流，就會發(fā)生電流斷續(xù)的情況。電流斷續(xù)的情況。 當(dāng)負載電流處于臨界連續(xù)時，在每個斬波周期開始和結(jié)束時，當(dāng)負載電流處于臨界連續(xù)時，在每個斬波周期開始和結(jié)束時，最小負載電流最小負載電流I I1010剛好為零

30、，此時，負載平均電流為剛好為零，此時，負載平均電流為 (5-14) (5-14)201020o22IIII 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 此時此時I I1010=0=0，根據(jù)式，根據(jù)式(5-7)(5-7)及式及式(5-10)(5-10)，上式可改寫為，上式可改寫為 (5-15) (5-15) 這個電流就是負載電流保持連續(xù)的臨界平均電流這個電流就是負載電流保持連續(xù)的臨界平均電流，而，而 這這個電流值與電網(wǎng)電壓、斬波頻率、占空比及負載的電感量有關(guān)。個電流值與電網(wǎng)電壓、斬波頻率、占空比及負載的電感量有關(guān)。根據(jù)式根據(jù)式(5-15)(5-15)，可計算出維持負載電流臨界連續(xù)的，可計算

31、出維持負載電流臨界連續(xù)的最小電感值最小電感值 (5-16) (5-16) 對于對于定頻調(diào)寬斬波電路定頻調(diào)寬斬波電路，負載電流最大脈動量發(fā)生在，負載電流最大脈動量發(fā)生在D D0.50.5的的工況，此時，電樞回路總的最小電感值為工況，此時，電樞回路總的最小電感值為1oo()(1)22tTEIEUDDLLo(1)2TELDDI o8TELI 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 直流電動機正常工作時，電樞電流不允許斷續(xù)，否則會影直流電動機正常工作時，電樞電流不允許斷續(xù)，否則會影響電動機的換向，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生環(huán)火，導(dǎo)致電動機損壞。由響電動機的換向，嚴(yán)重時甚至產(chǎn)生環(huán)火，導(dǎo)致電動機損壞。由于一

32、般直流電動機的電感量有限，應(yīng)用時，一般串入一個電感于一般直流電動機的電感量有限，應(yīng)用時，一般串入一個電感量足夠大的平波電抗器，以增大負載回路的電感量，使負載電量足夠大的平波電抗器，以增大負載回路的電感量，使負載電流保持連續(xù)，并盡可能使電流波形平直，減小紋波，以利于電流保持連續(xù)，并盡可能使電流波形平直，減小紋波，以利于電機換向。在一般分析時，在負載電感量足夠大的條件下，我們機換向。在一般分析時，在負載電感量足夠大的條件下，我們可以認為這時電機電流波形為一條直線?？梢哉J為這時電機電流波形為一條直線。 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 【例例5-15-1】 有一降壓斬波電路如圖有一降

33、壓斬波電路如圖5-10(a)5-10(a)所示。已知：所示。已知：E E=120V=120V，R R=6=6，開關(guān)周期通斷，開關(guān)周期通斷，t t1 1=30s=30s，t t2 2=20s=20s，忽略開關(guān)，忽略開關(guān)導(dǎo)通壓降，電感導(dǎo)通壓降，電感L L足夠大。試求：足夠大。試求： (1) (1) 負載電流負載電流I Io o及負載上的功率及負載上的功率P Po o； (2) (2) 若要求負載電流在若要求負載電流在4A4A時仍能維持，則電感時仍能維持，則電感L L最小應(yīng)取多最小應(yīng)取多大？大？ 解解 依題意，開關(guān)通斷周期依題意，開關(guān)通斷周期T T= =t t1 1+ +t t2 2=(30+20)

34、s =50s=(30+20)s =50s 占空比占空比 1300.650tDT 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 (1) (1) 負載電壓的平均值負載電壓的平均值 負載電流的平均值負載電流的平均值 =72/6A=12A=72/6A=12A 負載功率的平均值負載功率的平均值 =0.864kW=0.864kW (2) (2) 設(shè)占空比設(shè)占空比D D不變，當(dāng)負載電流為不變，當(dāng)負載電流為4A4A時，處于臨界連續(xù)狀時，處于臨界連續(xù)狀態(tài)，則電感量態(tài)，則電感量L L為為o0.6120V72VUDE oo/IUR oooPUI o50120(1)0.6(10.6)H180H224TELDDI

35、第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.2 5.3.2 升壓斬波電路升壓斬波電路(Boost(Boost電路電路) ) 5.3.2.1 5.3.2.1 原理原理 直流升壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖直流升壓斬波電路的原理圖及工作波形如圖5-115-11所示，設(shè)所示，設(shè)電路中電感電路中電感L L值很大，可將電源看作恒流源。當(dāng)值很大，可將電源看作恒流源。當(dāng)VTVT導(dǎo)通時，流導(dǎo)通時，流過過L L的電流基本恒定為的電流基本恒定為I I1 1，導(dǎo)通時間為，導(dǎo)通時間為t tl l，因此在，因此在L L上儲存的能上儲存的能量為量為E EI I1 1t tl l。同時已充好電的電容。同時已

36、充好電的電容C C向負載向負載R R供電，設(shè)電容值很供電，設(shè)電容值很大，故輸出電壓大，故輸出電壓u uo o可看成為恒值，記為可看成為恒值，記為U Uo o。當(dāng)。當(dāng)VTVT關(guān)斷時，關(guān)斷時，L L儲儲存的能量和電源能量共同供給負載，并對存的能量和電源能量共同供給負載，并對C C充電。如關(guān)斷時間充電。如關(guān)斷時間為為t t2 2，穩(wěn)態(tài)時流過，穩(wěn)態(tài)時流過L L的電流仍為的電流仍為I I1 1，于是，于是，L L釋放的能量為釋放的能量為( (U Uo o- -E E) )I I1 1t t2 2。一個周期。一個周期T T中電感儲存與釋放的能量相等，即中電感儲存與釋放的能量相等，即 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其

37、他直流斬波器其他直流斬波器 EIEI1 1t t1 1=(=(U Uo o- -E E) )I I1 1t t2 2 (5-17) (5-17) 化簡得化簡得 (5-18) (5-18) 式式(5-18)(5-18)中中T T/ /t t2 211，稱為升壓比?？梢?，輸出電壓比輸入，稱為升壓比?？梢?，輸出電壓比輸入電壓高，調(diào)節(jié)升壓比即可改變輸出電壓電壓高，調(diào)節(jié)升壓比即可改變輸出電壓U Uo o。12o22ttTUEEtt 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-11 5-11 直流升壓斬波電路的原理圖及工作波形直流升壓斬波電路的原理圖及工作波形 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波

38、器其他直流斬波器 根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，負載上的輸出電流為根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，負載上的輸出電流為 (5-19) (5-19) 假設(shè)電路無損耗，即電源提供的能量僅消耗于電阻中，則假設(shè)電路無損耗，即電源提供的能量僅消耗于電阻中，則 EI EI1 1U Uo oI Io o (5-20) (5-20) 因此因此電源輸入的電流為電源輸入的電流為 (5-21) (5-21)oo11UEIRD R o1o21(1)UEIIEDR 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.2.2 5.3.2.2 電感電流連續(xù)的條件電感電流連續(xù)的條件 在在t tl l期間，電源電壓期間，電源電壓E E加在電感加在電感L L

39、上，電感充電，電流由上，電感充電，電流由I I1min1min 線性上升至線性上升至I I1max1max，即，即 (5-22) (5-22) 當(dāng)電感電流臨界連續(xù)時，最小電感電流當(dāng)電感電流臨界連續(xù)時，最小電感電流I I1min1min剛好為零，由剛好為零，由上式可知上式可知 (5-23) (5-23) 可知此時電源輸入電流為可知此時電源輸入電流為 (5-24) (5-24) 根據(jù)式根據(jù)式(5-24)(5-24)，可計算出保持電感電流連續(xù)的最小電感值可計算出保持電感電流連續(xù)的最小電感值為為 (5-25) (5-25)1max1min1IIELt 1maxDTEIL 1max1min1max122

40、2IIIDTEIL 12D TELI 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.3 5.3.3 升降壓斬波電路升降壓斬波電路(Buck-Boost(Buck-Boost電路電路) ) 5.3.3.1 5.3.3.1 原理原理 升降壓斬波電路主要用于開關(guān)穩(wěn)壓電源中，可以輸出負極升降壓斬波電路主要用于開關(guān)穩(wěn)壓電源中，可以輸出負極性電壓，輸出電壓可高于或低于輸入電壓，其原理圖及波形圖性電壓，輸出電壓可高于或低于輸入電壓，其原理圖及波形圖如圖如圖5-125-12所示。所示。 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-12 5-12 直流升降壓斬波電路及波形直流升降壓斬波電

41、路及波形 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 當(dāng)當(dāng)VTVT導(dǎo)通時，電源向電感提供能量，二極管導(dǎo)通時，電源向電感提供能量，二極管VDVD反向偏置，反向偏置，此時此時u uL L= =E E，電流為，電流為i i1 1。同時因電容。同時因電容C C足夠大，其輸出電壓基本足夠大，其輸出電壓基本恒定并向負載恒定并向負載R R供電。如供電。如VTVT關(guān)斷，電感儲能供給負載，電流為關(guān)斷，電感儲能供給負載，電流為i i2 2。由圖可知，負載電壓極性為上負下正，與電源極性相反，。由圖可知，負載電壓極性為上負下正，與電源極性相反，u uL L =- =-u uo o，故又稱為反極性斬波電路，一個周

42、期的電感儲存與，故又稱為反極性斬波電路，一個周期的電感儲存與釋放的能量相等，于是釋放的能量相等，于是 EtEt1 1= =U Uo ot t2 2 (5-26) (5-26)所以輸出電壓為所以輸出電壓為 (5-27) (5-27)11o211ttDUEEEtTtD 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 當(dāng)當(dāng)00D D1/21/2時，時，U Uo o比電源電壓低，為降壓；當(dāng)比電源電壓低，為降壓；當(dāng)1/21/2D D11時，時，比電源電壓高，為升壓。比電源電壓高，為升壓。 電源電流的平均值電源電流的平均值I I1 1與負載電流的平均值與負載電流的平均值I I2 2，在電流很小，在電流很

43、小脈動時有如下關(guān)系脈動時有如下關(guān)系 I I1 1/ /I I2 2= =t t1 1/ /t t2 2 因此因此 (5-28) (5-28) 忽略元件及線路損耗時，有忽略元件及線路損耗時，有 EIEI1 1= =U Uo oI I2 2 (5-29) (5-29) 電路的輸入與輸出功率相等，也可將它看作直流變壓器。電路的輸入與輸出功率相等，也可將它看作直流變壓器。112221tDIIItD 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.3.2 5.3.3.2 電感電流連續(xù)的條件電感電流連續(xù)的條件 與升壓斬波電路中電感電流連續(xù)條件的推導(dǎo)類似，可計算與升壓斬波電路中電感電流連續(xù)條件的推

44、導(dǎo)類似，可計算出保持電感電流連續(xù)的出保持電感電流連續(xù)的最小電感值最小電感值為為 (5-30) (5-30)12(1)22DT EDLETII 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.4 Cuk 5.3.4 Cuk 斬波電路斬波電路 對上述對上述3 3種斬波電路的研究表明：降壓式輸入電流斷續(xù)、紋種斬波電路的研究表明：降壓式輸入電流斷續(xù)、紋波很大，輸出電流連續(xù)而紋波?。簧龎菏捷斎腚娏鬟B續(xù)、紋波波很大，輸出電流連續(xù)而紋波??；升壓式輸入電流連續(xù)、紋波小，輸出電流斷續(xù)而紋波大；升降壓式輸入、輸出電流均斷續(xù)小，輸出電流斷續(xù)而紋波大；升降壓式輸入、輸出電流均斷續(xù)且紋波都非常大。如圖且紋波都

45、非常大。如圖5-13(a)5-13(a)所示的電路以發(fā)明者所示的電路以發(fā)明者CukCuk命名，命名，即庫克斬波電路，又稱為最佳拓撲斬波電路。它克服了上述電即庫克斬波電路，又稱為最佳拓撲斬波電路。它克服了上述電路的缺點，其輸入、輸出電流均連續(xù)而且紋波小。圖中路的缺點，其輸入、輸出電流均連續(xù)而且紋波小。圖中L Ll l、L L2 2為儲能電感，為儲能電感，C C為儲能電容，為儲能電容，VDVD為升壓二極管，并兼任續(xù)流二為升壓二極管，并兼任續(xù)流二極管。極管。 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 當(dāng)當(dāng)VTVT導(dǎo)通時，電源通過導(dǎo)通時，電源通過VTVT向向L L1 1提供能量，而電容提供能量

46、，而電容C C通過通過VTVT向向L L2 2及負載及負載R R供電。當(dāng)供電。當(dāng)VTVT關(guān)斷時，關(guān)斷時，E E與與L Ll l通過通過VDVD共同向共同向C C充電，而充電，而L L2 2則通過則通過VDVD向向R R釋放電能。當(dāng)電路進入穩(wěn)態(tài)，電感電容足夠大時，釋放電能。當(dāng)電路進入穩(wěn)態(tài)，電感電容足夠大時，輸出電壓輸出電壓u uo o及及C C的電壓可認為是常值，因此圖的電壓可認為是常值，因此圖5-13(a)5-13(a)可用圖可用圖5-5-13(b)13(b)及圖及圖5-13(c)5-13(c)來等效。如果將圖來等效。如果將圖5-13(b)5-13(b)與圖與圖5-13(c)5-13(c)和和

47、圖圖5-10(a)5-10(a)與圖與圖5-11(a)5-11(a)進行比較，就會發(fā)現(xiàn)除二極管及電容的進行比較，就會發(fā)現(xiàn)除二極管及電容的位置交換外，實質(zhì)上位置交換外，實質(zhì)上CukCuk斬波電路是由升壓和降壓斬波電路組斬波電路是由升壓和降壓斬波電路組合而成的。對于圖合而成的。對于圖5-13(b)5-13(b)按升壓斬波電路處理。按升壓斬波電路處理。C C兩端電壓為兩端電壓為其輸出電壓，參照式其輸出電壓，參照式(5-18)(5-18)可得可得 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-13 Cuk5-13 Cuk斬波電路及其等效電路斬波電路及其等效電路 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬

48、波器其他直流斬波器 對于圖對于圖5-13(c)5-13(c)按降壓斬波電路處理，按降壓斬波電路處理，U Uc c為其輸入，則其輸為其輸入，則其輸出電壓由式出電壓由式(5-5)(5-5)得得 (5-32) (5-32) 將式將式(5-31)(5-31)代入式代入式(5-32)(5-32)得得 此式與式此式與式(5-27)(5-27)一致，可見一致，可見CukCuk斬波電路也是反極性升降壓斬波電路也是反極性升降壓斬波電路。輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。電路電流波形斬波電路。輸出電壓可以大于或小于輸入電壓。電路電流波形如圖如圖5-145-14所示，它綜合了降壓式和升壓式輸出或輸入電流紋波所示，它綜

49、合了降壓式和升壓式輸出或輸入電流紋波很小的優(yōu)點，有利于對輸入、輸出進行濾波。很小的優(yōu)點，有利于對輸入、輸出進行濾波。ocUDU o1DUED 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-14 Cuk5-14 Cuk斬波電路電流波形斬波電路電流波形 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.5 Sepic 5.3.5 Sepic 斬波電路斬波電路 如圖如圖5-155-15所示是所示是Sepic Sepic 斬波電路的主電路圖。當(dāng)斬波電路的主電路圖。當(dāng)VTVT處于通處于通態(tài)時，態(tài)時，E EL L1 1VTVT回路和回路和C C1 1VTVTL L2 2回路同時導(dǎo)電，回路

50、同時導(dǎo)電，L L1 1和和L L2 2儲能。儲能。VTVT處于斷態(tài)時，處于斷態(tài)時，E EL L1 1C C1 1VDVD負載負載( (C C2 2和和R R) )回路及回路及L L2 2VDVD負載回路同時導(dǎo)電，此階段負載回路同時導(dǎo)電，此階段E E 和和L L1 1既向負載供電，同時也向既向負載供電，同時也向C C1 1充電，充電，C C1 1儲存的能量在儲存的能量在VTVT處于通態(tài)時向處于通態(tài)時向L L2 2轉(zhuǎn)移。轉(zhuǎn)移。 Sepic Sepic 斬波電路的輸入斬波電路的輸入/ /輸出關(guān)系為輸出關(guān)系為 Sepic Sepic 斬波電路較復(fù)雜，限制了其使用的范圍。由于有輸斬波電路較復(fù)雜，限制了其

51、使用的范圍。由于有輸出電壓比輸入電壓可高可低的特點，它可以用于要求輸出電壓出電壓比輸入電壓可高可低的特點，它可以用于要求輸出電壓較低的單相功率因數(shù)校正電路。較低的單相功率因數(shù)校正電路。onooff1tDUEEtD 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-15 Sepic5-15 Sepic斬波電路斬波電路 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 5.3.6 Zeta 5.3.6 Zeta 斬波電路斬波電路 Zeta Zeta 斬波電路也稱雙斬波電路也稱雙Sepic Sepic 斬波電路，如圖斬波電路，如圖5-165-16所示是其所示是其主電路圖。在主電路圖。在VT V

52、T 處于通態(tài)時，電源處于通態(tài)時，電源E E 經(jīng)經(jīng)VTVT向電感向電感L L1 1儲能。同儲能。同時，時，E E 和和C C1 1共同向負載共同向負載R R 供電，并向供電，并向C C2 2充電。待充電。待VTVT關(guān)斷后，關(guān)斷后，L L1 1經(jīng)經(jīng)VD VD 向向C C1 1充電，其儲存的能量轉(zhuǎn)移至充電，其儲存的能量轉(zhuǎn)移至C C1 1。同時，。同時，C C2 2向負載供電，向負載供電，L L2 2的電流則經(jīng)的電流則經(jīng)VD VD 續(xù)流。續(xù)流。第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器圖圖5-16 Zeta5-16 Zeta斬波電路斬波電路 第第 3 3 節(jié)節(jié) 其他直流斬波器其他直流斬波器 Ze

53、ta Zeta 斬波電路的輸入電壓與輸出電壓關(guān)系為斬波電路的輸入電壓與輸出電壓關(guān)系為 以上兩種斬波電路具有相同的輸入以上兩種斬波電路具有相同的輸入/ /輸出關(guān)系。輸出關(guān)系。Sepic Sepic 電路電路中，電源電流和負載電流均連續(xù)，有利于輸入中，電源電流和負載電流均連續(xù)，有利于輸入/ /輸出濾波，而輸出濾波，而Zeta Zeta 電路的輸入電路的輸入/ /輸出電流均是斷續(xù)的。另外，與前幾小節(jié)所輸出電流均是斷續(xù)的。另外，與前幾小節(jié)所述的斬波電路相比，述的斬波電路相比，Sepic Sepic 與與ZetaZeta斬波電路輸出電壓均為正極斬波電路輸出電壓均為正極性。性。o1DUED 第第 4 4

54、節(jié)節(jié) 實訓(xùn)實訓(xùn)5 5 斬波電路的研究斬波電路的研究 1. 1. 實訓(xùn)目的實訓(xùn)目的 (1) (1) 熟悉斬波電路的工作原理。熟悉斬波電路的工作原理。 (2) (2) 掌握掌握IGBTIGBT器件的應(yīng)用。器件的應(yīng)用。 (3) (3) 熟悉熟悉W494W494集成脈寬調(diào)制器的調(diào)試方法和步驟。集成脈寬調(diào)制器的調(diào)試方法和步驟。 2. 2. 實訓(xùn)電路實訓(xùn)電路 IGBT IGBT斬波器實訓(xùn)電路如圖斬波器實訓(xùn)電路如圖5-175-17所示。所示。 3. 3. 實訓(xùn)儀器與設(shè)備實訓(xùn)儀器與設(shè)備 (1) JZB- (1) JZB-實驗裝置或按圖實驗裝置或按圖5-175-17自制實驗電路板自制實驗電路板1 1臺；臺；(2

55、)(2)燈板燈板1 1塊；塊；(3)(3)直流伺服電動機直流伺服電動機( (電樞電壓電樞電壓110 V110 V，勵磁電壓，勵磁電壓110 V)1110 V)1臺；臺；(4)(4)變阻器變阻器1 1只；只；(5)(5)雙蹤示波器雙蹤示波器1 1臺；臺；(6)(6)萬用表萬用表1 1塊。塊。 第第 4 4 節(jié)節(jié) 實實 訓(xùn)訓(xùn) 1 1 4. 4. 實訓(xùn)內(nèi)容與步驟實訓(xùn)內(nèi)容與步驟 (1) (1) 實驗電路原理分析：如圖實驗電路原理分析：如圖5-175-17所示，所示，220 V220 V電源經(jīng)變電源經(jīng)變壓器降壓到壓器降壓到90 V90 V，再由二極管橋式整流、電容濾波獲得直流電，再由二極管橋式整流、電容

56、濾波獲得直流電源?？刂圃础？刂芕TVT的通斷就可調(diào)節(jié)占空比的通斷就可調(diào)節(jié)占空比( (t tonon/ /T T) )，從而使輸出直流，從而使輸出直流電壓得到調(diào)節(jié)。電壓得到調(diào)節(jié)。 控制電路采用控制電路采用W494W494組成組成PWMPWM脈寬調(diào)制器，其管腳排列和內(nèi)脈寬調(diào)制器，其管腳排列和內(nèi)部功能框圖如圖部功能框圖如圖5-185-18所示。所示。 第第 4 4 節(jié)節(jié) 實實 訓(xùn)訓(xùn) 1 1 圖圖5-17 IGBT5-17 IGBT斬波器實訓(xùn)電路斬波器實訓(xùn)電路 第第 4 4 節(jié)節(jié) 實實 訓(xùn)訓(xùn) 1 1 圖圖5-18 W4945-18 W494管排列及內(nèi)部功能框圖管排列及內(nèi)部功能框圖 第第 4 4 節(jié)節(jié)

57、實實 訓(xùn)訓(xùn) 1 1 電源電壓電源電壓U Ucccc 的工作范圍為的工作范圍為7 V7 VU Ucccc 40 V 40 V，實驗電路中，實驗電路中U Ucccc 接接+15 V+15 V。W494W494內(nèi)部還提供一個內(nèi)部還提供一個+5 V+5 V基準(zhǔn)電壓，由基準(zhǔn)電壓，由1414腳引腳引出。除差動放大器外，所有內(nèi)部電路均由它提供電源。出。除差動放大器外，所有內(nèi)部電路均由它提供電源。PWMPWM的的開關(guān)頻率由開關(guān)頻率由C CT T和和R RT T端分別接入電容端分別接入電容C C和電阻和電阻R R的數(shù)值決定，對地的數(shù)值決定，對地分別接入電容分別接入電容C C和電阻和電阻R R，便可產(chǎn)生鋸齒波自激

58、振蕩，振蕩頻率，便可產(chǎn)生鋸齒波自激振蕩，振蕩頻率為為f f = 1/ = 1/R RC C。輸出控制端。輸出控制端(13(13腳腳) )用于控制用于控制W494W494的輸出方式，當(dāng)?shù)妮敵龇绞剑?dāng)其接地時，兩路輸出三極管同時導(dǎo)通和截止，形成單端工作方其接地時，兩路輸出三極管同時導(dǎo)通和截止，形成單端工作方式，可以用于提高輸出電流。當(dāng)輸出控制端接式，可以用于提高輸出電流。當(dāng)輸出控制端接U UREFREF(14(14腳腳) )時，時，W494W494形成雙端工作狀態(tài)，兩路輸出三極管工作狀態(tài)相反，即交形成雙端工作狀態(tài)，兩路輸出三極管工作狀態(tài)相反，即交替導(dǎo)通和截止。本實驗采用替導(dǎo)通和截止。本實驗采用13

59、13腳接地方式。內(nèi)部電路中兩個放腳接地方式。內(nèi)部電路中兩個放大器，一個可以作為電壓控制使用，用于各種不同的大器，一個可以作為電壓控制使用，用于各種不同的PWMPWM控制，控制，另一個可用于保護電路。采用適當(dāng)連接方式可實現(xiàn)另一個可用于保護電路。采用適當(dāng)連接方式可實現(xiàn)0 0100%100%和和50%50%100%100%占空比脈沖輸出。占空比脈沖輸出。 第第 4 4 節(jié)節(jié) 實實 訓(xùn)訓(xùn) 1 1 (2) (2) 對照圖對照圖5-175-17找出主電路和控制電路，熟悉電路所用元找出主電路和控制電路，熟悉電路所用元件，按圖接線。件，按圖接線。 (3) (3) 調(diào)節(jié)電位器調(diào)節(jié)電位器RP1RP1到零位，接通到

60、零位，接通15 V15 V電源，用示波器觀電源，用示波器觀察察A A點波形應(yīng)為鋸齒波，調(diào)節(jié)點波形應(yīng)為鋸齒波，調(diào)節(jié)RP2RP2，B B點輸出脈沖的寬度隨之變點輸出脈沖的寬度隨之變化。化。 (4) (4) 調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)RP2RP2使輸出脈沖寬度為零。正向旋轉(zhuǎn)使輸出脈沖寬度為零。正向旋轉(zhuǎn)RP1RP1使控制電使控制電壓由零上升，從示波器觀察到的輸出脈沖逐漸變寬。調(diào)節(jié)壓由零上升，從示波器觀察到的輸出脈沖逐漸變寬。調(diào)節(jié)RP1RP1應(yīng)使占空比在應(yīng)使占空比在0 0100%100%連續(xù)可調(diào)，這樣說明控制電路工作正常。連續(xù)可調(diào)，這樣說明控制電路工作正常。記錄占空比為記錄占空比為50%50%時時A A、B B兩點電壓波