电力电子实验报告直流斩波电路的性能研究

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1、直流斩波电路的性能研究（六种典型线路）一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。(3)了解PWM控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。二、实验所需挂件及附件序号型号备注1DJK01电源控制屏该控制屏包含“三相电源输出”等几个模块。2DJK09单相调压与可调负载3DJK20直流斩波电路4D42三相可调电阻5慢扫描示波器自备6万用表自备三、实验线路及原理1、主电路①、降压斩波电路(BuckChopper)降压斩波电路(BuckChopper)的原理图及工

2、作波形如图4-12所示。图中V为全控型器件，选用IGBT。D为续流二极管。由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。负载电压的平均值为：112Uo=tonton+tUioff=tonUTi=aUi112式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知

3、，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。112+CEG+L1UGE+UDtonTtofft112UiVDUDC1--RUoUit-UOt112(a)电路图(b)波形图图4-12降压斩波电路的原理图及波形②、升压斩波电路(BoostChopper)升压斩波电路(BoostChopper)的原理图及工作波形如图4-13所示。电路也使用一个全控型器件V。由图4-13b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电

4、源Ui向电感L1充电，充112电电流基本恒定为I1,同时电容C1上的电压向负载供电，因C1值很大，基本保持输出电压UO为112恒值。设V处于通态的时间为ton，此阶段电感L1上积蓄的能量为UiI1ton。当V处于断态时Ui和L1共同向电容C1充电，并向负载提供能量。设V处于断态的时间为toff，则在此期间电感L1释放的能量为(UO-Ui)I1ton。当电路工作于稳态时，一个周期T内电感L1积蓄的能量与释放的能量相等，即：UiI1ton=(UO-Ui)I1toffton+toffT112Uo=toff

5、Ui=Uitoff112上式中的T/toff≥1,输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。112L+I11UiG-C-UDDVE++C1RUo-UGEtUDtUOt112(a)电路图(b)波形图图4-13升压斩波电路的原理图及波形③、升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)升降压斩波电路(Boost-BuckChopper)的原理图及工作波形如图4-14所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，电源Ui经V向电感L1供电使其贮存能量，同时C1维持输出电压UO基本

6、恒定并向负载供电。此后，V关断，电感L1中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正，与电源电压极性相反。输出电压为：112Uo=tontoffUi=tonT-tonUi=aU1-ai112若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。112+CEUiVG--UD+DL1C1RUGEt-UDtUoUO+t112(a)电路图(b)波形图图4-14升降压斩波电路的原理图及波形④、Cuk斩波电路Cuk斩波电路的原理图如图

7、4-15所示。电路的基本工作原理是：当可控开关V处于通态时，Ui—L1—V回路和负载R—L2—C2—V回路分别流过电流。当V处于断态时，Ui—L1—C2—D回路和负载R—L2—D回路分别流过电流，输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为：112Uo=tontoffUi=tonT-tonUi=aU1-ai112若改变导通比α，则输出电压可以比电源电压高，也可以比电源电压低。当0<α<1/2时为降压，当1/2<α<1时为升压。112+L1UiG-CC2VDE-L2C1RUo+112⑤、S

8、epic斩波电路图4-15Cuk斩波电路原理图112Sepic斩波电路的原理图如图4-16所示。电路的基本工作原理是：可控开关V处于通态时，Ui—L1—V回路和C2—V—L2回路同时导电，L1和L2贮能。当V处于断态时，Ui—L1—C2—D—R回路及L2—D—R回路同时导电，此阶段Ui和L1既向R供电，同时也向C2充电，C2贮存的能量在V处于通态时向L2转移。输出电压为：112Uo=tontoffUi=tonT-tonUi=aU1-ai112