电力电子应用技术 第３版 教学课件 作者 莫正康 上海理工大学 主编 第5章.ppt

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1、第五章直流斩波电路第一节直流斩波的工作原理第二节直流斩波器基本电路第三节普通晶闸管组成的直流斩波电路第四节全控型器件组成的斩波电路应用实例第五节多相多重斩波电路第六节间接直流变流电路第一节直流斩波的工作原理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。直流斩波器亦称直流—直流变流器或直接直流变流装置，它具有效率高、体积小、重量轻、成本低等优点，现广泛应用于直流牵引变速拖动中，如由直流电网供电的地铁车辆、城市无轨电车和电动汽车等；直流斩波器还广泛应用于可调整直流开关电源和电池供电

2、的设备中，如通信电源、电子笔记本、计算器、远程控制器和手提电话等。一、时间比控制方式1）脉冲宽度控制也称定频调宽式。此方式电力电子器件的通断频率（通断周期Ｔ）一定，调节脉冲宽度τ，τ值在0～T之间变化，负载电压在0～U之间变化。2）脉冲频率控制也称定宽调频式。此方式脉冲宽度τ一定，改变电力电子器件通断频率ƒ，ƒ=1／T。ƒ增加Ｔ减小使Ｔ＝τ时电路全导通，ud＝U；ƒ下降周期Ｔ增大时，ud减小。3）脉冲混合控制。即同时改变ƒ和τ。二、瞬时值和平均值控制1．瞬时值控制电流瞬时值与预先设定的直流电流的上限值Ｉmax和下限值Ｉmin

3、相比较，如电流的瞬时值小于电流的下限值，控制斩波器开通，如电流的瞬时值大于电流的上限值，控制斩波器关断。这种控制方式称为瞬时值控制。2．平均值控制用负载电流的平均值与电流给定值相比较，用其偏差值去控制斩波器的开通和关断称为平均值控制。第二节直流斩波器基本电路常用的直流斩波器有：①降压斩波器；②升压斩波器；③升降压斩波器；④双象限斩波器；⑤四象限斩波器。下面分别介绍其基本电路及工作原理。一、降压斩波器二、升压斩波器三、双象限斩波器（一）A型双象限斩波器A型双象限斩波器指输出平均电流极性可变，但输出电压平均值极性始终为正，即电路

4、工作在第一和第二象限。（二）B型双象限斩波器B型双象限斩波器是指输出电压极性可变，但输出电流平均值始终为正，电路工作在第一和第四象限。1．工作在第一象限2．工作在第四象限电路工作有三种方式：1）两斩波器件CHl和CH2同时导通，且　　　　，电机吸收能量。2）其中一个斩波器件和一个二极管同时导通，ud=0，id经这二个导通管续流。3）两二极管VDl和VD2同时导通，两斩波器件CHl和CH2同时关断，且U

5、断，这时该电路同图等效，控制斩波器件CHl和CH2的导通，电路工作在第一和第二象限。2）斩波器件CH2始终导通，斩波器件CHl始终关断，电路等效。输出电压ud的极性始终为左负右正，控制斩波器件CH3和CH4的导通，电路工作在第三和第四象限。一、斩波器换流电路1．电压换流电路其换流原理是对电容C进行预充电，极性为左负右正。当开关Q闭合，晶闸管二端承受反压关断。注意加在晶闸管VT二端的反压时间要大于晶闸管的关断时间，才能使晶闸管VT可靠关断。第三节普通晶闸管组成的直流斩波电路2．电流换流电路其换流原理同样是对电容Ｃ进行预充电，极

6、性为左负右正。当开关Q闭合，换流电感L和电容Ｃ组成振荡电路，产生电流ic，其方向同iＴ方向相反。当id＝ic时，iＴ＝０，晶闸管VT关断，使二极管VD1导通，并使晶闸管VT承受反压。同样要注意加在晶闸管二端的反压时间要大于晶闸管的关断时间。二、TGC－I型无轨电车晶闸管斩波调速装置电气主电路原理图，它主要适用于ZQ—60、DQ—14／86、ZQ—90直流牵引电动机，斩波器的工作频率为125Hz，直流电源输入电压为600V。1．直流斩波器工作原理VT1为斩波器主晶闸管，VT2为斩波器辅晶闸管，Ｃ和L1组成振荡电路，与ＶＤ1、Ｖ

7、Ｄ2、L2组成VT1管的换流关断电路。脉冲宽度控制直流斩波电路工作过程2．主电路中各元件的作用ＶＤ0：防止直流斩波器被加上反向电压。ＴＰ：由霍尔元件组成的电流变换器。电阻ＲＴ和晶闸管ＶＴ3组成削磁回路，目的在于进一步提高车速。３．换流电容Ｃ和换流电感Ｌ1的确定斩波器正常工作的关键是靠充电的换流电容给晶闸管VT1以反压，保证管子能关断并恢复正向阻断特性。三、逆导晶闸管与逆导型斩波器在前面讨论的斩波器中，经常将晶闸管与整流二极管反并联使用，逆导晶闸管就是根据这一使用要求研制的新型器件，它将晶闸管和整流二极管制作在同一管芯上，其符

8、号与等效电路。与普通晶闸管相比，逆导晶闸管具有正向压降小、关断时间短以及高温特性好等优点。第四节全控型器件组成的斩波电路应用实例GTO斩波调速系统主电路，能实现牵引、能耗和回馈制动功能，可用于城市的无轨电车。主电路的构成主要由一只可关断晶闸管GTO、续流二极管ＶＤ1、制动回路二极管VD2和