1、第3章 直流斩波电路,直流斩波电路（DC Chopper） 将固定的直流电通过电力电子开关的作用变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter）,概念：,特点：效率高，体积小，重量轻，成本低,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,第3章 直流斩波电路,应用：,直流牵引变速拖动,电气化铁路,地铁车辆,城市无轨电车,电动自行车,电动汽车,直流电网,蓄电池,直流开关电源和电池供电的设备,通信电源,远程控制器,笔记本电脑,直流斩波电路的概念,复合斩波电路不同基本斩波电路组合 多相多重斩波电路相同结构基本斩波电路组合,直流斩波电路的种类：,6
2、种基本斩波电路：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。,基本斩波电路,重点介绍最基本的两种基本电路-降压斩波电路-升压斩波电路,3.1,降压斩波电路(Buck Chopper),1. 工作原理图分析：,全控型器件图中为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,动态演示,3.1.1,i1,uGE,降压斩波电路,3.1.1,T不变，变ton 脉冲宽度调制（PWM） ton不变，变T 脉冲频率调制(PFM) ton和T都可调，改变占空比混合型,降压斩波电路,3.1.1,此种方式应用最多
3、,3. 斩波电路三种控制方式：,2. 数量关系,升压斩波电路,原理图：,保持输出电压,3.1.2,动态演示,储存电能,uGE,升压斩波电路,3.1.2,升降压斩波电路,升降压斩波电路,原理图：,3.1.3,动态演示,升降压斩波电路,3.1.3,基本工作原理,图3-4 升降压斩波电路及其波形a）电路图 b）波形,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。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,升降压斩波电路,3.1.3,复合斩波电路,名词解释,降压斩波电路和升压斩波电路的组合
4、构成,多相多重斩波电路,相同结构的基本斩波电路组合构成,复合斩波电路和多相多重斩波电路,3.2,电流可逆斩波电路 A current reversible chopper,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，又可再生制动降压斩波电路拖动直流电动机时，如图3-1所示，电动机工作于第1象限图3-3所示升压斩波电路中，电动机工作于第2象限,3.2.1,电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组合，拖动直流电动机时，电动机的电枢电流可正可负，但电压只能是一种极性，故其可工作于第1象限和第2象限,E,L,V,1,VD,1,u,o,i,o,V,2,VD,2,E,M,M,R,原理图：
5、,电流可逆斩波电路 A current reversible chopper,3.2.1,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：,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,必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路,在一个周期内，电枢电流沿正、负两个方向流通，电流不断续，所以响应很快。,电流可逆斩波电路 A current reversible chopper,3.2.1,当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流 过，这样电动机
6、电枢回路总有电流流过。以下图为例说明。,t,t,a),O,O,b),u,o,i,o,i,V1,i,D1,i,V2,i,D2,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,桥式可逆斩波电路 Bridge chopper (H-bridge chopper),3.2.2,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，等效为图3-7a所示的电流可逆斩波电路，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 使V2保持通时，V3、V
7、D3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,图3-8 桥式可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路 Bridge chopper (H-bridge chopper),3.2.2,名词解释,多相多重斩波电路,在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成,相数,一个控制周期中电源侧的电流脉波数,重数,负载电流脉波数,多相多重斩波电路 Multi-phase multi-channel DC/DC converter,3.2.3,示例：图3-9，3相3重降压斩波电路,多相多重斩波电路,3.2.3,分析：,相当于由3个降压斩波电路单元并联而成，总输
8、出电流为3个斩波电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的3倍，脉动频率也为3倍,由于3个单元电流的脉动幅值互相抵消，使总的输出电流脉动幅值变得很小,总输出电流最大脉动率（电流脉动幅值与电流平均值之比）与相数的平方成反比,和单相时相比，设输出电流最大脉动率一定时，所需平波电抗器总重量大为减轻,当上述电路电源公用而负载为3个独立负载时，则为3相1重斩波电路 而当电源为3个独立电源，向一个负载供电时，则 为1相3重斩波电路 多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单 元可互为备用,多相多重斩波电路,3.2.3,小结,理解降压斩波电路和升压斩波电路以及升降压斩波电路的工作原理，掌握这些电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点. 了解复合斩波电路及其在直流拖动中的应用。,第3章,作业：1，2，4，5,推荐参考教材 References,电力电子技术 ，张友汉主编 ，北京：高等教育出版社，2002 电力电子技术 ，王云亮主编 ，北京：电子工业出版社，2004.8 电力电子技术基础 ，应建平等编著，北京：机械工业出版社，2003 电力电子技术手册 ，(美)Muhammad H.Rashid主编；陈建业等译 ，北京：机械工业出版社，2004 电力电子技术释疑与习题解析 ，葛延津主编 ，沈阳：东北大学出版社，2003,
