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同学们好 我们今天学习
直流斩波电路
直流 直流变换
直流斩波电路概述
直流斩波电路是一种将
电压恒定的直流电变换为
电压固定或可调的
直流电的电力电子变流装置
亦称直流斩波器或DC/DC变换器
用斩波器实现直流变换的基本思想
是通过对电力电子开关器件的快速通断控制
把恒定的直流电压或电流斩切成
一系列的脉冲电压或电流
在一定滤波的条件下
在负载上可以获得平均值可小于
或大于电源的电压或电流
如果改变开关器件
通断的动作频率
或改变开关器件
通断的时间比例
就可以改变这一脉冲序列的脉冲宽度
以实现输出电压
电流平均值值的调节
早在1940年德国人采用
机械开关通断的思想来调节
直流电压以控制直流电动机的转速
1960年美国人把晶体管斩波器
用于控制柴油发电机的励磁系统
1963年德国人把晶闸管斩波器
用于控制蓄电池车
直流斩波早期主要应用于城市电车
地铁 电动汽车等直流牵引调速控制系统中
随着自关断电力电子开关器件
和脉宽调制技术的不断发展
直流斩波器广泛应用于开关电源
有源功率因数校正
超导储能等新技术领域
一般来说
直流斩波电路有两类不同的应用领域
一类负载是要求输出电压
可在一定范围内调节控制
即要求电路输出可变的直流电压
例如直流电动机负载
为了改变其转速
要求可变的直流电压供电
另一类负载则要求
无论在电源电压变化或负载变化时
电路的输出电压都能维持恒定不变
即输出一个恒定的直流电压
如开关电源等
直流斩波电路的种类较多
根据其电路结构及功能分类
主要有以下几种基本类型
降压斩波电路 升压斩波电路
升降压斩波电路等
直流斩波电路的工作原理
最基本的直流斩波电路如图所示
图中S是可控开关
R为纯电阻载
当S闭合时
输出电压 U0=E
当S关断时
输出电压U0=0
输出波形如图所示
假设开关S通断的周期TS不变
导通时间为ton
关断时间为toff
则输出电压的平均值可这样计算
在周期TS不变的情况下
改变ton 就可以改变U0的大小
将S的导通时间与开关周期之比
定义为占空比
用D表示 则
由于占空D总是小于等于1
所以输出电压U0总是小于或等于输入电压E
因此改变D值就可以改变
输出电压平均值的大小
而占空比的改变可以通过
改变ton或TS来实现
通常直流斩波电路的控制方式有三种
1 脉冲频率调制控制方式
即维持ton不变 改变TS
在这种控制方式中
由于输出电压波形的周期
或频率是变化的
因此输出谐波的频率也是变化的
这使得滤波器的设计比较困难
输出波形谐波干扰严重
一般很少采用
2 脉宽调制控制方式
即维持TS不变 改变ton
在这种控制方式中
输出电压波形的周期或频率是不变的
因此输出谐波的频率也是不变的
这使得滤波器的设计变得较为容易
并得到普遍应用
常把这种调制控制方式
称为脉冲宽度调制（PWM)
3调频调宽混合控制方式
这种控制方式不但要
改变ton和也要改变TS其特点是
可以大大提高输出的范围
但由于频率是变化的
也存在着设计滤波器较难的问题
降压斩波电路结构和工作原理原理
电路结构
V是全控型器件
若为晶闸管 需有辅助关断电路
VD是续流二极管
在V关断期间续流
负载出现的反电动势
典型用途之一是拖动直流电动机
也可带蓄电池负载
大多数情况为反电动势负载
工作原理
设电路已处于稳定工作状态
在t=0时 iG为高电平
V导通 二极管VD反向偏置而阻断
此时 电源E通过电感L向负载传递能量
电感中的电流从i1
按指数规律增长至i2
储能增加
在t=toff时刻 使V关断
而电感电流不能突变
故i0将通过二极管VD续流
L储能消耗在负载R上
i0按指数规律下降 L储能减少
电感足够大，则电流连续
输出电压
D是占空比
升压斩波电路的结构及工作原理
电感储存电能
电容保持输出电压恒定
升压斩波电路
用于将直流电源电压变换为
高于其电源的直流输出电压
实现能量从低压侧电源向高压侧负载的传递
设开关器件V的控制信号为UG
当UG为高电平时V导通
为低电平时V关断
设电路已处于稳定工作状态
在t=0时 UG为高电平
V导通 二极管VD承受反压而截止
电源电压E全部加到电感L上
电感电流按指数规律增长
储能增加
同时由电容C为负载R提供能量
在t=toff时刻
UG为低电平 V关断
因电感电流不能突变
电感和电源同时通过VD向电容和负载供电
负载电压高于电源电压
所以输出电压总是大于或等于输入电压
升降压斩波电路的结构及工作原理
基本工作原理
V导通时 VD截止
电源向电感提供能量 电感储能
负载能量由电容提供
电容电压极性下正上负
与电源极性相反
V关断时 电感释放能量
同时提供给负载和向电容充电
电容电压极性下正上负
与电源极性相反
数量关系
输出电压为
结论 改变占空比
改变输出电压大小
当0 当1/2 故称作降升压斩波电路 同学们好 今天我们学习了 直流斩波电路 三种基本斩波电路 降压斩波电路 升压斩波电路 和升降压斩波电路的工作原理 今天的课就上到这里 同学们再见
-1.1 电力电子技术基本概念及其发展与应用
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-第一章：测试--作业
-2.1半可控器件-晶闸管
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-2.2 晶闸管门极触发电路
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-第二章：测试--作业
-3.1 单相可控整流电路
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-3.2 单相桥式全控整流电路
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-3.3三相半波可控整流电路
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-3.4 三相桥式全控整流电路
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-3.5.1 单相半波可控整流电路仿真
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-3.5.2 单相半波可控整流电路仿真
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-3.6.1 单相全波可控整流电路仿真
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-3.6 .2单相全波可控整流电路仿真
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-3.7 .1单相桥式全控整流电路仿真
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-3.7 .2单相桥式全控整流电路仿真
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-3.8三相半波可控整流电路仿真
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-3.9.1 三相桥式全控整流电路仿真
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-3.9.2 三相桥式全控整流电路仿真
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-第三章： 整流电路--第三章：测试
-4.1 基本斩波电路
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-4.2 降压斩波电路仿真
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-4.3 升降压电路仿真
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-第四章：测试--作业
-5.1 单相桥式方波逆变电路
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-5.2 电压型逆变电路
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-5.3 单相桥式方波逆变电路仿真
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-5.4.1 单相桥式spwm逆变电路仿真
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-5.4.2 单相桥式spwm逆变电路仿真
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-5.4.3 单相桥式spwm逆变电路仿真
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-5.4.4 单相桥式spwm逆变电路仿真
--Video
-5.5.1 电压型逆变电路仿真
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-5.5.2 电压型逆变电路仿真
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-5.5.3 电压型逆变电路仿真
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-5.6.1 电流型逆变电路仿真
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-5.6.2 电流型逆变电路仿真
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-5.6.3 电流型逆变电路仿真
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-第五章：测试--作业
-6.1 Pwm技术基本工作原理
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-6.2.1 Pwm逆变电路及控制方式仿真
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-6.2.2 Pwm逆变电路及控制方式仿真
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-6.2.3 Pwm逆变电路及控制方式仿真
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-6.3.1 单极性spwm控制仿真
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-6.3.2 单极性spwm控制仿真
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-6.3.3单极性spwm控制仿真
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-6.4.1 双极性spwm控制仿真
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-6.4.2 双极性spwm控制仿真
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-6.5.1STC15单片机实现占空比固定的PWM波
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-6.5.2Stc15单片机实现占空比固定的pwm波
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-6.6.1Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.2Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.3Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.4Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.5Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.6Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.6.7Stc15单片机实现占空比可调的pwm波
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-6.7.1基于stc单片机实现pwm控制
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-6.7.2基于stc单片机实现pwm控制
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-第六章：测试--作业
-7.1.1 变频器的主电路结构
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-7.1.2 变频器的主电路结构
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-7.2.1 变频器的参数设定与常用控制功能
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-7.2.2 变频器的参数设定与常用控制功能
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-7.2.3 变频器的参数设定与常用控制功能
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-第七章：测试--作业
