直流斬波電路ppt課件.ppt

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1、第三章直流斬波電路將電壓恒定不變的直流電變?yōu)殡妷捍笮】烧{(diào)的直流電稱為直流斬波。常用的直流斬波電路包括：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路等，前兩種電路應(yīng)用廣泛，而且是其他斬波電路的基礎(chǔ)。13.1基本斬波電路3．1．1降壓斬波電路斬波電路的基本用途是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載，總之負(fù)載中都有反電勢。電路如圖，使用了一個(gè)全控型器件V，V采用的是絕緣柵雙極晶體管IGBT，二極管VD的作用是V關(guān)斷時(shí)進(jìn)行續(xù)流的。23工作原理：V導(dǎo)通時(shí)，電源向負(fù)載供電，u0=E，負(fù)載電流按指數(shù)曲線上升。V關(guān)斷時(shí)，負(fù)載電流經(jīng)VD

2、續(xù)流，u0=0，負(fù)載電流按指數(shù)曲線下降。通常接較大電感。負(fù)載電壓為：式中：α為占空比或稱導(dǎo)通比。U0和α成正比，α小于1，所以電路成為降壓斬波電路。4負(fù)載電流為：電源電流平均值為：同乘以Ｅ：EI1=αEI0=U0I0即輸入功率等于輸出功率，因α小于1，可將降壓變壓器看作直流降壓變壓器。5根據(jù)輸出電壓調(diào)制方式的不同，斬波電路有三種控制方式：1）T不變，調(diào)節(jié)ton，稱為脈沖寬度調(diào)制，簡稱PWM；2）ton不變，改變T，稱為頻率調(diào)制或調(diào)頻型；3）ton和T都調(diào)節(jié)，稱為混合型。其中第一種方式使用最多。63．1．2升壓斬波

3、電路1、工作原理：當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，E向L補(bǔ)充電能，充電電流為I1，C向負(fù)載R供電，u0基本恒定。當(dāng)V阻斷時(shí)，E和L共同向C充電，并向負(fù)載提供能量。7當(dāng)電路工作于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期中電感L上儲(chǔ)存的能量和釋放的能量相等，即：EI1ton=(U0-E)I1toff化簡得：可見輸出電壓高于輸入電壓，電路為升壓斬波電路。8定義β=toff/T，則β和導(dǎo)通占空比α之間有如下關(guān)系：α+β=1因此，U0可表示為：若忽略電路中損耗，有：EI1=U0I0，電流為：升壓斬波電路能升壓的主要原因有兩個(gè)：一是L儲(chǔ)能之后有升壓的作用，二是電容能將

4、輸出電壓保持住。92、升壓斬波電路的應(yīng)用可用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)、單相功率因數(shù)校正等。下圖為用于直流傳動(dòng)電路，電路將電機(jī)電勢EM及L中電能回饋到電源E；V導(dǎo)通時(shí)，給L充電，VD關(guān)斷；V關(guān)斷時(shí)，VD導(dǎo)通，EM和L共同給E供電（升壓），這時(shí)電源E為吸收電能，可以將EM電能回饋給電源E；電路中由于直流電源為恒定的，所以不用并聯(lián)電容器。103．1．3升降壓斬波電路和Cuk斬波電路1、升降壓斬波電路工作原理：V導(dǎo)通，E向L儲(chǔ)能，電流為i1；同時(shí)，C向負(fù)載供電；V關(guān)斷，電感向負(fù)載釋放能量，電流為i2，同時(shí)C充電，可見負(fù)載電壓和E

5、方向相反。改變占空比α，輸出電壓即可上升也可下降。11輸出電壓計(jì)算：穩(wěn)態(tài)時(shí)，L一周期內(nèi)電感充放電總量為零,當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，uL=E;當(dāng)V關(guān)斷時(shí)，uL=-u0，于是Eton=u0toff輸出電壓為：改變占空比α，當(dāng)0<α<1/2時(shí)為降壓電路，當(dāng)1/2<α<1時(shí)為升壓電路。122、Cuk斬波電路電路如圖，其工作原理可用右面的等效電路分析。當(dāng)開關(guān)向右時(shí)，電流i1給C充電。當(dāng)開關(guān)向左時(shí)，電流如圖。輸出電壓u0極性如圖，和E極性相反。13可推導(dǎo)出輸出電壓U0和電源電壓E的關(guān)系：可見，這一關(guān)系與升降壓斬波電路相同。與升降壓斬波電

6、路相比較，Cuk電路的優(yōu)點(diǎn)為，其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的。且脈動(dòng)很小。143．1．4Sepic斬波電路和Zeta斬波電路Sepic斬波電路如圖，都為升降壓斬波電路。其基本工作原理是：當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，E-V和V-L2回路同時(shí)導(dǎo)電，L1L2儲(chǔ)能。當(dāng)V關(guān)斷時(shí)，E-VD-R回路和L2-VD-R回路導(dǎo)電，此時(shí)E一方面向負(fù)載供電，一方面向電容C1充電，電容C1儲(chǔ)存的能量在V導(dǎo)通時(shí)向L2轉(zhuǎn)移。15Zeta斬波電路如圖，工作原理：當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，E-L1回路導(dǎo)電，L1儲(chǔ)能，同時(shí)，E和C1共同向R供電，并向C2充電；當(dāng)V關(guān)斷時(shí)

7、，L1向電容C1充電，其儲(chǔ)存的能量轉(zhuǎn)移到C1，以備V導(dǎo)通時(shí)向R供電。16兩種電路的輸入輸出關(guān)系均為：Sepic斬波電路中，電源電流和負(fù)載電流均連續(xù)，有利于輸出輸入濾波；而Zeta斬波電路的輸入輸出均為斷續(xù)的。另外，與前述兩種電路比較，這里輸出電壓為正。而輸入輸出關(guān)系相同。173．2復(fù)合斬波電路和多相多重?cái)夭娐飞龎汉徒祲簲夭娐愤M(jìn)行組合，可構(gòu)成復(fù)合斬波電路；另外，利用同一種斬波電路進(jìn)行組合，可構(gòu)成多相多重?cái)夭娐?，使斬波電路的整體性能得到提高。183．2．1電流可逆斬波電路（復(fù)合斬波電路）斬波電路用于拖動(dòng)直流電動(dòng)

8、機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)既要電動(dòng)運(yùn)行又要回饋制動(dòng)。降壓斬波電路和升壓斬波電路都不能單獨(dú)實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。而電流可逆斬波電路中電機(jī)可在一、二兩象限運(yùn)行，既可以實(shí)現(xiàn)電動(dòng)運(yùn)行，又可以實(shí)現(xiàn)制動(dòng)運(yùn)行。兩種運(yùn)行時(shí)電流方向相反，所以叫做電流可逆斬波電路19電流可逆斬波電路如圖：其中：V1、VD1構(gòu)成降壓斬波電路，使電動(dòng)機(jī)電動(dòng)運(yùn)行；V2VD2構(gòu)成升壓斬波電路，使電動(dòng)機(jī)制動(dòng)運(yùn)行。20電路工作原理：當(dāng)降壓電