直流斬波電路

第五章直流斬波電路5.1根本斬波電路(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(fù)合斬波電路(1)電流可逆斬波電路(2)橋式可逆斬波電路精選課件直流斬波電路①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

②一般指直接將直流電變?yōu)榱硪恢绷麟?，不包括直流—交流—直流斬波方式：①周期T不變，改變導(dǎo)通時(shí)間Ton——調(diào)寬②導(dǎo)通時(shí)間Ton不變，改變周期T——調(diào)頻③T,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(fù)合斬波器精選課件5.1.1降壓斬波電路(一)

工作電路IGBT,假設(shè)為晶閘管，須有關(guān)斷輔助電路續(xù)流二極管負(fù)載出現(xiàn)的反電動(dòng)勢(shì)5.1根本斬波電路精選課件〔二〕工作原理①電流連續(xù)精選課件②電流斷續(xù)精選課件

動(dòng)態(tài)演示精選課件〔1〕電流連續(xù)①V為通態(tài)期間，設(shè)負(fù)載電流為i1，有：設(shè)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(dǎo)瞬態(tài)分析精選課件②V為斷態(tài)期間，設(shè)負(fù)載電流為i2，有：設(shè)此階段電流初值為I20，解上式得：精選課件<1><2>且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2>精選課件當(dāng)L無(wú)窮大時(shí)上式表示了平波電抗器L為無(wú)窮大，負(fù)載電流完全平直時(shí)的負(fù)載電流平均值Io，此時(shí)負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。精選課件ton——V通的時(shí)間toff——V斷的時(shí)間a--導(dǎo)通占空比平均值分析精選課件〔2〕電流斷續(xù)I10=0，且t=ton+tx時(shí)，i2=0代入上tx<toff電流斷續(xù)的條件：瞬態(tài)分析精選課件平均值分析精選課件在降壓斬波電路中，E＝110V，L=1MH，R=0.25?，Em=11V，T=2500us,ton=1000us,計(jì)算：負(fù)載電流平均值Io，負(fù)載平均電壓Uo,計(jì)算負(fù)載電流的最大值，最小值。典型例題解題步驟：①根據(jù)式判斷電流是否連續(xù)。②由判斷決定Uo,Io的計(jì)算方法。③根據(jù)瞬時(shí)分析公式計(jì)算電流的最大值，最小值精選課件負(fù)載電流維持為Io不變電源只在V處于通態(tài)時(shí)提供能量為:EI0ton在整個(gè)周期T中，負(fù)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，那么電源提供的能量與負(fù)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(dǎo)I1為電源電流平均值精選課件5.1.2升壓斬波電路〔一〕工作電路儲(chǔ)存電能保持輸出電壓精選課件〔二〕工作原理及動(dòng)態(tài)演示精選課件V通時(shí)，E向L充電，充電電流恒為I1，同時(shí)C的電壓向負(fù)載供電，因C值很大，輸出電壓uo為恒值，記為Uo。設(shè)V通的時(shí)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(shí)，一個(gè)周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：EI1ton=(U0-E)I1toff

V斷時(shí)，E和L共同向C充電并向負(fù)載R供電。設(shè)V斷開(kāi)的時(shí)間為toff，那么此期間電感L釋放能量為：(U0-E)I1toff精選課件T/toff>1，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：因此，U0可表示為以上分析中，認(rèn)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(shí)際C值不可能無(wú)窮大，在此階段其向負(fù)載放電，Uo必然會(huì)有所下降，故實(shí)際輸出電壓會(huì)略低。精選課件根據(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，那么由電源提供的能量?jī)H由負(fù)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。那么電源電流的平均值I1為：

精選課件〔四〕升壓斬波電路典型應(yīng)用〔直流電機(jī)傳動(dòng)〕通常是用于直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源實(shí)際電路中電感L值不可能為無(wú)窮大，因此也有電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)此時(shí)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)相當(dāng)于右圖中的電源，而此時(shí)的直流電源相當(dāng)于右圖中的負(fù)載。由于直流電源的電壓根本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器。精選課件工作原理精選課件當(dāng)電樞電流斷續(xù)時(shí)：當(dāng)t=0時(shí)刻i1=I10=0，當(dāng)t=t2時(shí)，i2=0，得：tx<t0ff--------電流斷續(xù)的條件精選課件5.1.3升降壓斬波電路(一）原理圖：精選課件〔二〕工作原理V通時(shí)，電源E經(jīng)V向L供電使其貯能，此時(shí)電流為i1。同時(shí)，C維持輸出電壓恒定并向負(fù)載R供電。V斷時(shí)，L的能量向負(fù)載釋放，電流為i2。負(fù)載電壓極性為上負(fù)下正，與電源電壓極性相反，該電路也稱作反極性斬波電路.

精選課件※動(dòng)態(tài)演示精選課件穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感儲(chǔ)存的能量等于釋放的能量〔三〕數(shù)量關(guān)系精選課件結(jié)論：改變導(dǎo)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(dāng)0<a<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<a<1時(shí)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。精選課件復(fù)合斬波電路：

5.2

復(fù)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〕橋式可逆斬波電路精選課件5.2.1電流可逆斬波電路斬波電路用于拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，常要使電動(dòng)機(jī)既可電動(dòng)運(yùn)行，又可再生制動(dòng),可通過(guò)電流可逆斬波電路來(lái)實(shí)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(fù)合而成.精選課件原理圖：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(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)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(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊错懙诫娫?，使電?dòng)機(jī)作再生制動(dòng)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)致的電源短路精選課件只作降壓斬波器運(yùn)行時(shí)，那么V2和VD2總處于斷態(tài)；只作升壓斬波器運(yùn)行時(shí)，那么V1和VD1總處于斷態(tài)；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精選課件電流可逆斬波電路：電樞電流可逆，兩象限運(yùn)行，但電壓極性是單向的當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正、反轉(zhuǎn)以及可電動(dòng)又可制動(dòng)的場(chǎng)合〔即四象限運(yùn)行〕，須將兩個(gè)電流可逆斬波電路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓，成為橋式可逆斬波電路.5.2.2

橋式可逆斬波電路精選課件使V4保持通時(shí)，等效為一電流可逆斬波電路，向電動(dòng)機(jī)提供正電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第1、2象限，即正轉(zhuǎn)電動(dòng)和正轉(zhuǎn)再生制動(dòng)狀態(tài).使V2保持通時(shí)，V