电力电子技术 教学课件 作者 龙志文 电力电子技术---第五章.ppt

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1、第五章直流斩波电路5．1直流斩波电路工作原理5．2直流斩波器基本电路5．3直流斩波电路应用实例5．4多重斩波电路5．5间接直流变流电路第五章直流斩波电路将直流电源的恒定直流电压，通过电力电子器件的开关作用，变换为可调直流电压的装置称为直流斩波器。早期的直流斩波器采用晶闸管作为开关元件，称为晶闸管直流斩波器。由于普通晶闸管没有自关断能力，所以，如何使已经导通的晶闸管可靠关断，是晶闸管斩波电路能否正常工作的关键。现代的直流斩波器都采用全控型电力电子器件，既省去了换流关断电路，又可提高斩波器的频率。第五章直流斩波电路5.1直流斩波电

2、路的工作原理图5-1直流斩波器原理电路最基本的直流斩波器原理电路如图5-1所示，控制开关器件的通断时间比就可以在输出端得到不同电压的直流电。第五章直流斩波电路5.1直流斩波电路的工作原理5.1.1时间比控制方式1.脉冲宽度控制（也称定频调宽式PWM）2.脉冲频率控制（也称定宽调频式PFM）3.脉冲混合控制（即同时改变τ和f）5.1.2瞬时值和平均值控制1.瞬时值控制2.平均值控制第五章直流斩波电路5.1直流斩波电路的工作原理a）定频调宽式（PWM）b）定宽调频式（PFM）图5-2时间比控制方式1.脉冲宽度控制（也称定频调宽式PW

3、M）2.脉冲频率控制（也称定宽调频式PFM）第五章直流斩波电路5.1直流斩波电路的工作原理图5-3瞬时值控制方式第五章直流斩波电路5.1直流斩波电路的工作原理图5-4平均值控制方式第五章直流斩波电路5.2直流斩波器的基本电路常用的直流斩波器有：降压斩波器升压斩波器升降压斩波器双象限斩波器四象限斩波器第五章直流斩波电路5.2.1降压斩波器图5-5降压斩波器的电路及波形a）降压斩波器电路，CH为斩波器件，VD为续流二极管。第五章直流斩波电路5.2.1降压斩波器工作模式一工作模式二第五章直流斩波电路5.2.1降压斩波器工作模式

4、1电感Ld是一个储能的过程，电感中产生的自感电动势的方向与电流方向相反。工作模式2电感Ld中所储存的能量向负载释放，电感中产生的自感电动势的方向与电流方向相同，电动机两端得到的电压Ud就是电感产生的自感电动势。第五章直流斩波电路5.2.2升压斩波器图5-6a）所示为升压斩波器电路，其输出电压平均值Ud将超过电源电压U第五章直流斩波电路5.2.2升压斩波器工作模式1工作模式2第五章直流斩波电路5.2.2升压斩波器工作模式1在t=0～DT时间内，电感L中的电流按线性规律上升，从最小值增加到最大值，电源U在电感中储存能量；同时电容器

5、C向负载放电，负载两端的电压ud是衰减的。在t=DT～T时间内，由于负载电压ud的原因，电感L中的电流按线性规律减小，从最大值减小到最小值，自感电动势eL的极性与电源电压U的方向一致，两者叠加后加到负载两端，其值比电源电压高，故称之为升压式斩波器。工作模式2第五章直流斩波电路5.2.2升压斩波器在降压式斩波器中，将电压降低的同时，把电流增大了，相当于一台降压的直流变压器。升压斩波器在提高输出电压的同时，减小了输出电流，相当于一台升压的直流变压器。第五章直流斩波电路5.2.3升降压斩波器图5-7a所示为降压——升压混合电路，其输出

6、电压可以小于输入电压，也可以大于输入电压，而输出电压的极性与输入电压相反。第五章直流斩波电路5.2.3升降压斩波器工作模式1工作模式2第五章直流斩波电路5.2.3升降压斩波器工作模式1在t=0时刻，斩波器件CH导通后，二极管VD承受反向电压而关断，i=iL，电容器C对负载放电。输入电流i流过电感L，并在这个期间按线性规律从最小值增加到最大值，电源在电感中储存能量。第五章直流斩波电路5.2.3升降压斩波器工作模式2在t=DT时刻，斩波器件CH关断，电感中的电流通过负载和电容器C以及二极管VD形成回路，iD=iL，电感L中储存的能

7、量，全部释放给负载和电容C，假设在这个期间，电感电流按线性规律从最大值减小到最小值。输出回路的电压关系为（5-8）（5-10）A型双象限斩波器是指输出电流的方向可变，但输出电压极性始终为正，即电路工作在第一和第二象限，斩波器电路如图5-8a所示。此电路可看作是降压斩波器电路和升压斩波器电路的结合，如图5-8b和图5-8c所示，C为滤波电容。在图5-8b中，斩波器件CH1和二极管VD1轮流工作，电路工作在第一象限，能量从电源流向负载电动机，电动机工作于电动运行状态。在图5-8c中，斩波器件CH2和二极管VD2轮流工作，id<0，电路工

8、作在第二象限。第五章直流斩波电路5.2.4双象限斩波器1.A型双象限斩波器第五章直流斩波电路5.2.4双象限斩波器第五章直流斩波电路5.2.4双象限斩波器由图5-8d可以看出，在任何时刻，输出电压波形ud始终在时间轴的上方，即u