[信息与通信]电力电子技术 王兆安第五版 第5章

第五章 直流斩波电路5.1 基本斩波电路(1) 降压斩波电路(2) 升压斩波电路(3) 升降压斩波电路5.2 复合斩波电路(1) 电流可逆斩波电路(2) 桥式可逆斩波电路v直流斩波电路将直流电变为另一固定电压或可调电压的变换电路,也称为直流-直流变换器一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流交流直流v斩波方式：周期T不变，改变导通时间Ton调宽导通时间Ton不变，改变周期T调频T, Ton都改变混合调制v 斩波器分类：降压斩波器 ，升压斩波器，复合斩波器5.1.1 降压斩波电路(一) 工作电路IGBT,若为晶闸管，须有 关断辅助电路续流二极管负载 出现 的反 电动 势5.1 基本斩波电路 （二） 工作原理电流连续电流断续l l 动态演示动态演示（1）电流连续 V为通态期间， 设负载电流为i1，有 ：设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得（三）数量关系分析 从电路理论角度推导v瞬态分析 V为断态期间，设 负载电流为i2，有：设此阶段电流初值为I20， 解上式得：且：I10i2(t2)，I20=i1(t1)，代入,当L无穷大时上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全 平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值 、最小值均等于平均值。tonV通的时间 toffV断的时间 a-导通占空比v平均值分析（2）电流断续I10=0，且t=ton+tx时 ，i2=0代入上tx1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升 压斩波电路T/toff升压比；升压比的倒数记作 ，即 和的关系：因此，U0可表示为v以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输 出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段 其向负载放电，Uo必然会有所下降，故实际输出电压 会略低。Ø根据电路结构分析输出电流的平均值Io为： v如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由 负载R消耗，即与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是 直流变压器。Ø则电源电流的平均值I1为： （四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）ü通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给 直流电源ü实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此也有电 流连续和断续两种工作状态ü此时电机的反电动势相当于右图中的电源，而此 时的直流电源相当于右图中的负载。由于直流电源 的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。v工作原理当电枢电流断续时：当t=0时刻i1=I10=0，当t=t2时，i2=0，得：tx<t0ff-电流断续的条件5.1.3 升降压斩波电路(一）原理图：（二） 工作原理 Ø V通时，电源E经V向L 供电使其贮能，此时电 流为i1。同时，C维持 输出电压恒定并向负载 R供电。Ø V断时，L的能量向负 载释放，电流为i2。负 载电压极性为上负下正 ，与电源电压极性相反 ，该电路也称作反极性 斩波电路.动态演示稳态时，一个周期T内电感储存的能量等于释放的能量（三）数量关系 结论： 改变导通比a，输出电压既可以比电源电压高，也可 以比电源电压低。当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。 复合斩波电路： 5.2 复合斩波电路降压斩波电路和升压斩波电路的组合构成 （1）电流可逆斩波电路（2）桥式可逆斩波电路 5.2.1 电流可逆斩波电路Ø斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既 可电动运行，又可再生制动,可通过电流可逆斩波 电路来实现.电流可逆斩波电路由降压斩波电路和 升压斩波电路复合而成.l原理图：电流可逆斩波电路Ø V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机 供电，电动机为电动运行，工作于第1象限分析： Ø V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能 转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行 ，工作于第2象限Ø 必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路l 只作降压斩波器运行时，则V2和VD2总处于断态 ； l 只作升压斩波器运行时，则V1和VD1总处于断态 ； l第3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩 波电路和升压斩波电路工作电流可逆斩波电路：电枢电流可逆，两象限运 行，但电压极性是单向的当需要电动机进行正、反转以及可电动又可制 动的场合（即四象限运行），须将两个电流可逆 斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反 向电压，成为桥式可逆斩波电路.5.2.2 桥式可逆斩波电路Ø使V4保持通时，等效为一电流可逆斩波电路，向 电动机提供正电压，可使电动机工作于第1、2象 限，即正转电动和正转再生制动状态.Ø使V2保持通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电 流可逆斩波电路，向电动机提供负电压，可使电 动机工作于第3、4象限. ®本章重点介绍了两种基本斩波电路，要求理解降 压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握这两 种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点 。®要求掌握复合斩波电路的工作原理及电压电流波 形。本章重点