电力电子技术王兆安第五版第5章

1、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) 桥式可逆斩波电路密: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 直流一交流一直流: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都改变混合调制斩波器分类：降压斩波器，升压斩波器，复合斩波器5.1基本斩波电路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S驚势续流二极管1）工作原理电流

2、连续动态演示BatBuck Chopper (Buck Converter)by PENECL io R0lok VD电流连续 （默认）® 电流断续时>oUokOtt (三)数量关系分析一 辛从电路理论角度推导1(1)电流连续曾瞬态分析V为通态期间， 设负载电流为X,有：L+Ril+EM =E d t设此阶段电流初值为Iio, T =L/R,解上式得i丄 10 J"1縊V为断态期间，设 负载电流为有：设此阶段电流初值为Z20, 易解上式得：-1±R=1 J + E En1T(L-e rl 丿 1- et/c ROffonu00酣E1且：I10=i2(t2),

3、 l20=il(tl) ,<2>EM'10RRERJTIt eR R厶。fi TT-T r-1J7?E Em1-严丿lJGE-0(ex'z-E E"in ! I（1-严）m1 一厂ap 1、e -ImZ-l7P=T/tm 二J E屮上Jp1 T r10e、产1丿方厂1計八(eap-l )-mi P丿-m1-厂丿当L无穷大时 厶0 = 20 =上式表示了平波电抗器Z为无穷大，负载电流完全 平直时的负载电流平均值To,此时负载电流最大值、 最小值均等于平均值。:平均值分析onV通的时间缶一V断的时间导通占空比爺(2)电流断续:瞬态分析'=1尹+三_甩1

4、10e TRi厂【20厂址i 2=0代入上八、T 1- N1O°0八gv'off1-（1-加）旷即m电流断续的条件:rrz A事一丄:平均值分析UGE八o -iQ八oo八OonUn_f風二T典型例题在降压斩波电路中,E = 110V, L=1MH, R=0. 25Q,Em=llV, T=2500us, ton=1000us,计算：负载电 流平均值Io,负载平均电压Uo,计算贵载电流的 最大值，最小值。厶解题步骤: 根据式尸疋=皂二工判断电流是否连霽维耳严17 o 由判断决定Uo, Io的计算方法。 根据瞬时分析公式计算电流的最大值，最小值（三）数量关系分析一从能量传递角度推导

5、:A负载电流维持为厶不变k.；.-A电源只在V处于通态时提供能量为:Eloton_ a E E m 0 _ R（j在整个周期冲，负载消耗的能量为：RIo2T+EmIoT 一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗 訴的能量相等11为电源电流平均值El = ocEII、=卡。=aI.压变压器工作电路5.1.2升压斩波电路(_):咒ff七 7HVD11x0储存电能R保聽出宅（二）工作原理及动态演示. by PENECBoost Chopper (Boost Converter)升压斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形图lGb)b)a)K “oHioi !动画演示®b)offt (三

6、)数量关系(直接从能量角度分析)厂鈔AV通时，E向L充电，充电电流恒为I-同时C的电压 " 向负载供电，因C值很大，输出电压为恒卷，记为U。设V通的时间为t°n，此阶段L上积蓄的能量为：ElitonAV断时，E和咲同向C充电并向负载R供电。设V断 开的时间为1迢，则此期间电感L释放能量为：(Uo-E) Iitoff稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等: EIiton=(Uo-E) litU = f 席 E = Le ooffofft +1 ££ TU = E =EO'off"off升压比的倒数记作卩，即卩和a的关系：因此，Uo可

7、表示为T/ toff0 =盘Ta + 0 = 111Uo=E =EP oc升压比;: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。根据电路结构分析输出电流的平均值I。为:则电源电流的平均值11为:RM（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）VD111VD澀蠶本愛恒拓的，因此不必并联电容器。通章是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给 “器:中电感L值不可能为无穷大，因此电 掾连续和胡续两种工作状态otby PENEC:工作原理DC Chopper (DC/DC Converter«久上一丿曲应北v Uo -E电流连续

8、 （默认）9 电流断续时>辛当电枢电流断续时:om |j< 为当 t=0 时刻 i=Io=O,当 t=t?时> 得：靭 i =0仁I缚英 B 冷 Ion1 me z =lnx1 mototxVOff电流断续的条件ot5. 1.3升降压斩波电路（一）原理图：（二）工作原理JAV通时,电源E经V向L*供电使其贮能，此时电 流为纤。同时，C维持 输出电压恒定并向负载M R供电。八AV断时，L的能量向负 载释放，电流为：2。负 载电压极性为上负下正， $与电源电压极性彳目反，该电路也称作反极性斩 y波电路.WLby PENEC琴动态演示DChopperDQ/DConverter升降压

9、斩波电路及其工作波形a）电路图b）波形图a)II-0动画演示©b)£株（三）数量关系IlMo稳态时，一个周期T内电感储存的能量等于释放的能量Eg = 5 offtnn:naU。二二 on £> 二=on E-二EoffT-ton1 octtaU 3 E二=on E 二二E'offT-ton1 oc臭;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0al/2时为降压，当l/2a <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：降压斩波电路和升压斩波电路的组合构成(1

10、)电流可逆斩波电路(2)桥式可逆斩波电路鈔5.2.1电流可逆斩波电路t. »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.暮电流可逆斩波电路暮电流可逆斩波电路暮电流可逆斩波电路%1 原理图:fpL .IW' 暮电流可逆斩波电路暮电流可逆斩波电路分析:必须防止V和V?同时导通而导致的电源短路只作降压斩波器运行时,则V2和VD2总处于断态;只作升压斩波器运行时，则VI和VD1总处于断态;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5.2.2桥式可逆斩波电路电流可逆斩波电路：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.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