專題： 直流斬波電路

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1、專題：直流斬波電路第一節(jié)基本斬波電路第二節(jié)復合斬波電路本章小結(jié)1直流斬波電路·引言直流斬波電路（DCChopper）將直流電變?yōu)榱硪还潭妷夯蚩烧{(diào)電壓的直流電。也稱為直流--直流變換器（DC/DCConverter）。電路種類6種基本斬波電路：降壓斬波電路、升壓斬波電路、升降壓斬波電路、Cuk斬波電路、Sepic斬波電路和Zeta斬波電路。復合斬波電路——不同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。多相多重斬波電路——相同結(jié)構(gòu)基本斬波電路組合。2第一節(jié)基本斬波電路一.降壓斬波電路二.升壓斬波電路三.升降壓斬波電路和Cuk斬波電路四.Sepic斬波電

2、路和Zeta斬波電路3一.降壓斬波電路電路結(jié)構(gòu)典型用途之一是拖動直流電動機，也可帶蓄電池負載。降壓斬波電路（BuckChopper)全控型器件若為晶閘管，須有輔助關(guān)斷電路。續(xù)流二極管負載出現(xiàn)的反電動勢4一.降壓斬波電路工作原理c)電流斷續(xù)時的波形EV+-MRLVDioEMuoiGtttOOOb)電流連續(xù)時的波形TEiGtontoffioi1i2I10I20t1uoOOOtttTEEiGiGtontoffiotxi1i2I20t1t2uoEMa)電路圖圖3-1降壓斬波電路得原理圖及波形t=0時刻驅(qū)動V導通，電源E向負載供電，負載電壓

3、uo=E，負載電流io按指數(shù)曲線上升。t=t1時控制V關(guān)斷，二極管VD續(xù)流，負載電壓uo近似為零，負載電流呈指數(shù)曲線下降。通常串接較大電感L使負載電流連續(xù)且脈動小。5一.降壓斬波電路數(shù)量關(guān)系電流連續(xù)負載電壓平均值：（3-1）（3-2）ton——V通的時間toff——V斷的時間a--導通占空比電流斷續(xù)，Uo被抬高，一般不希望出現(xiàn)。負載電流平均值：6一.降壓斬波電路斬波電路三種控制方式T不變，變ton—脈沖寬度調(diào)制（PWM）。ton不變，變T—頻率調(diào)制。ton和T都可調(diào)，改變占空比—混合型。此種方式應用最多第2章2.1節(jié)介紹過：電力電

4、子電路的實質(zhì)上是分時段線性電路的思想?；凇胺侄尉€性”的思想，對降壓斬波電路進行解析。分V處于通態(tài)和處于斷態(tài)初始條件分電流連續(xù)和斷續(xù)7一.降壓斬波電路同樣可以從能量傳遞關(guān)系出發(fā)進行的推導由于L為無窮大，故負載電流維持為Io不變電源只在V處于通態(tài)時提供能量，為在整個周期T中，負載消耗的能量為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，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等。8二.升壓斬波電路升壓斬波電路（BoostChopper）電路結(jié)構(gòu)1.升壓斬波電路的基本原理保持輸出電壓儲存電能9二.升壓斬波電路工

5、作原理假設L和C值很大。V處于通態(tài)時，電源E向電感L充電，電流恒定I1，電容C向負載R供電，輸出電壓Uo恒定。V處于斷態(tài)時，電源E和電感L同時向電容C充電，并向負載提供能量。0iGE0ioI1圖3-2升壓斬波電路及工組波形a)電路圖b)波形10二.升壓斬波電路數(shù)量關(guān)系設V通態(tài)的時間為ton，此階段L上積蓄的能量為設V斷態(tài)的時間為toff，則此期間電感L釋放能量為穩(wěn)態(tài)時，一個周期T中L積蓄能量與釋放能量相等：（3-21）（3-20）化簡得：T/toff>1，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓斬波電路?！龎罕龋簧龎罕鹊牡箶?shù)記作b，即。

6、b和a的關(guān)系：因此，式（3-21）可表示為（3-23）（3-22）11二.升壓斬波電路電壓升高得原因：電感L儲能使電壓泵升的作用電容C可將輸出電壓保持住如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量僅由負載R消耗，即：。（3-24）與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路可看作直流變壓器。輸出電流的平均值Io為：(3-25)電源電流的平均值Io為：(3-26)12二.升壓斬波電路2.升壓斬波電路典型應用一是用于直流電動機傳動二是用作單相功率因數(shù)校正（PFC）電路三是用于其他交直流電源中ttTEiOOb)a)i1i2I10I20I10tontof

7、ftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo圖3-3用于直流電動機回饋能量的升壓斬波電路及其波形a）電路圖b）電流連續(xù)時c）電流斷續(xù)時用于直流電動機傳動再生制動時把電能回饋給直流電源。電動機電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容器。13二.升壓斬波電路數(shù)量關(guān)系當V處于通態(tài)時，設電動機電樞電流為i1，得下式：(3-27)當V處于斷態(tài)時，設電動機電樞電流為i2，得下式：（3-29）當電流連續(xù)時，考慮到初始條件，近似L無窮大時電樞電流的平均值Io，即（3-36）該式表明，以電動

8、機一側(cè)為基準看，可將直流電源電壓看作是被降低到了。14二.升壓斬波電路如圖3-3c，當電樞電流斷續(xù)時：當t=0時刻i1=I10=0，令式（3-31）中I10=0即可求出I20，進而可寫出i2的表達式。另外，當t=t2時，i2=0，可求得i2持續(xù)的時