第三章---直流斩波电路.ppt

章直流斩波电路3.1基本斩波电路工作原理：V导通时，电源向负载供电，u0=E，负载电流按指数曲线上升。V关断时，负载电流经VD续流，u0=0，负载电流按指数曲线下降。通常接较大电感。负载电压为：式中：α为占空比或称导通比。U0和α成正比，α小于1，所以电路成为降压斩波电路。根据输出电压调制方式的不同，斩波电路有三种控制方式：1）T不变，调节ton，称为脉冲宽度调制，简称PWM；2）ton不变，改变T，称为频率调制或调频型；3）ton和T都调节，称为混合型。其中第一种方式使用最多。3．1．2升压斩波电路1、工作原理：当V导通时，E向L补充电能，充电电流为I1，C向负载R供电，u0基本恒定。当V阻断时，E和L共同向C充电，并向负载提供能量。当电路工作于稳态时，一个周期中电感L上储存的能量和释放的能量相等，即：EI1ton=(U0-E)I1toff化简得：可见输出电压高于输入电压，电路为升压斩波电路。定义β=toff/T，则β和导通占空比α之间有如下关系：α+β=1因此，U0可表示为：若忽略电路中损耗，有：EI1=U0I0，电流为：升压斩波电路能升压的主要原因有两个：一是L储能之后有升压的作用，二是电容能将输出电压保持住。2、升压斩波电路的应用可用于直流电动机传动、单相功率因数校正等。下图为用于直流传动电路，电路将电机电势EM及L中电能回馈到电源E；V导通时，给L充电，VD关断；V关断时，VD导通，EM和L共同给E供电（升压），这时电源E为吸收电能，可以将EM电能回馈给电源E；电路中由于直流电源为恒定的，所以不用并联电容器。3．1．3升降压斩波电路和Cuk斩波电路1、升降压斩波电路工作原理：V导通，E向L储能，电流为i1；同时，C向负载供电；V关断，电感向负载释放能量，电流为i2，同时C充电，可见负载电压和E方向相反。改变占空比α，输出电压即可上升也可下降。输出电压计算：稳态时，L一周期内电感充放电总量为零,当V导通时，uL=E;当V关断时，uL=-u0，于是Eton=u0toff输出电压为：改变占空比α，当0<α<1/2时为降压电路，当1/2<α<1时为升压电路。2、Cuk斩波电路电路如图，其工作原理可用右面的等效电路分析。当开关向右时，电流i1给C充电。当开关向左时，电流如图。输出电压u0极性如图，和E极性相反。可推导出输出电压U0和电源电压E的关系：可见，这一关系与升降压斩波电路相同。与升降压斩波电路相比较，Cuk电路的优点为，其输入电源电流和输出负载电流都是连续的。且脉动很小。3．1．4Sepic斩波电路和Zeta斩波电路Sepic斩波电路如图，都为升降压斩波电路。其基本工作原理是：当V导通时，E-V和V-L2回路同时导电，L1L2储能。当V关断时，E-VD-R回路和L2-VD-R回路导电，此时E一方面向负载供电，一方面向电容C1充电，电容C1储存的能量在V导通时向L2转移。Zeta斩波电路如图，工作原理：当V导通时，E-L1回路导电，L1储能，同时，E和C1共同向R供电，并向C2充电；当V关断时，L1向电容C1充电，其储存的能量转移到C1，以备V导通时向R供电。两种电路的输入输出关系均为：Sepic斩波电路中，电源电流和负载电流均连续，有利于输出输入滤波；而Zeta斩波电路的输入输出均为断续的。另外，与前述两种电路比较，这里输出电压为正。而输入输出关系相同。3．2复合斩波电路和多相多重斩波电路升压和降压斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路；另外，利用同一种斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路，使斩波电路的整体性能得到提高。3．2．1电流可逆斩波电路（复合斩波电路）电流可逆斩波电路如图：其中：V1、VD1构成降压斩波电路，使电动机电动运行；V2VD2构成升压斩波电路，使电动机制动运行。电路工作原理：当降压电路的V1关断后，经VD1将L的储能释放完毕，电枢电流为零。这时使V2导通，由于电动机反电动势EM的作用使电枢电流反方向流动，电机制动停车，电抗器L积蓄能量。待V2关断后，由于L积蓄的能量和EM共同作用使VD2导通，向电源反送能量。当反向电流变为零，即L积蓄的能量释放完毕时，V1再次导通。这样，在一个周期中，电流不断流，所以响应很快。需要注意的是当V1V2同时导通时，将导致电源短路。上面介绍的电路是将升压斩波电路与降压斩波电路组合在一起，此电路可使电动机正向运行及制动停车，但不能反向运行，若需要可逆运行，需使用下面的桥式电路。3．2．2桥式可逆斩波电路该电路可使电动机正反向可逆运行。3．2．3多相多重斩波电路第四章交流控制电路和交交变频电路4．1交流调压电路交流调压电路广泛用来控制灯光强弱，或控制异步电动机调速。4．1．1单相交流调压电路把两个晶闸管反并联串在交流电路中（相当于双向晶闸管），可以方便地调节输出电压有效值的