直流斩波电路的性能研究
直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
直流斩波电路是一种常用于电力电子器件中的控制电路，用于将直流电源转换成可控的脉冲电压输出，常用于调节、变换和逆变等应用中。
以下是六种典型的直流斩波电路及其性能研究：1. 单元斩波电路：单元斩波电路是最基本的斩波电路，通过单个开关器件（如晶闸管或晶体管）控制输出电压的开关，简单实用。
2. 双元斩波电路：双元斩波电路采用两个开关器件进行控制，可以提高输出电压的精度和稳定性，适用于一定功率范围内的应用。
3. 三元斩波电路：三元斩波电路引入第三个开关器件，通常用于中功率的直流斩波调节电路中，提高了输出波形的质量和稳定性。
4. 逆变斩波电路：逆变斩波电路是将直流输入转换为交流输出的电路，通过斩波技术实现对输出波形的调节和控制，适用于各种逆变器应用。
5. 多电平斩波电路：多电平斩波电路通过控制多个开关器件的状态，实现输出波形的多级调节，提高了输出波形的谐波失真程度和效率。
6. 多电压级斩波电路：多电压级斩波电路结构复杂，但能够实现更高精度的输出电压控制和更低的谐波失真，适用于高要求的功率电子应用。
性能研究包括但不限于以下几个方面：-效率和功率因数：研究直流斩波电路的效率和功率因数，评估其能量转换效率和功率因数对系统整体性能的影响。
-波形质量：分析输出波形的谐波含量、波形失真度等指标，评估直流斩波电路对输出波形的调节和控制能力。
-动态响应特性：研究直流斩波电路的动态响应特性，包括开关速度、响应时间等参数，评估其对系统动态性能的影响。
-稳定性和可靠性：考察直流斩波电路在不同工况下的稳定性和可靠性，包括温度变化、负载变化等条件下的性能表现。
-成本和复杂度：综合考虑直流斩波电路的成本和复杂度，评估其在实际应用中的经济性和可行性。
通过对六种典型直流斩波电路的性能研究，可以全面了解各种电路结构的优缺点，为选择合适的直流斩波电路结构和优化设计提供参考和指导。
电力电子技术实验教案(电气1501-1505、自动化1501-1504、自动化卓越1501)(201
课程教案课程名称：电力电子技术实验任课教师：张振飞所属院部：电气及信息工程学院教学班级：电气1501-1504班、自动化1501-1504自动化卓越1501教学时间： 2017-2018学年第一学期湖南工学院课程基本信息实验一、 SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT特性实验一、本次课主要内容1、晶闸管（SCR）特性实验。
2、可关断晶闸管（GTO）特性实验（选做）。
3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。
4、大功率晶体管（GTR）特性实验（选做）。
5、绝缘双极性晶体管（IGBT）特性实验。
二、教学目的及要求1、掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、掌握各器件对触发信号的要求。
三、教学重点难点1、重点是掌握各种电力电子器件的工作特性测试方法。
2、难点是各器件对触发信号的要求。
四、教学方法和手段课堂讲授、提问、讨论、演示、实际操作等。
五、作业及习题布置撰写实验报告一、实验目的1、掌握各种电力电子器件的工作特性。
2、掌握各器件对触发信号的要求。
二、实验所需挂件及附件三、实验线路及原理将电力电子器件(包括SCR、GTO、MOSFET、GTR、IGBT五种)和负载电阻R串联后接至直流电源的两端，由DJK06上的给定为新器件提供触发电压信号，给定电压从零开始调节，直至器件触发导通，从而可测得在上述过程中器件的V/A特性；图中的电阻R用DJK09 上的可调电阻负载，将两个90Ω的电阻接成串联形式，最大可通过电流为1.3A；直流电压和电流表可从DJK01电源控制屏上获得，五种电力电子器件均在DJK07挂箱上；直流电源从电源控制屏的输出接DJK09上的单相调压器，然后调压器输出接DJK09上整流及滤波电路，从而得到一个输出可以由调压器调节的直流电压源。
实验线路的具体接线如下图所示：图1-1 新器件特性实验原理图四、实验内容1、晶闸管（SCR）特性实验。
2、可关断晶闸管（GTO）特性实验。
3、功率场效应管（MOSFET）特性实验。
轨道交通列车直流斩波器研究
轨道交通列车直流斩波器研究摘要：随着科学技术的发展和国民经济水平的飞速提高，轨道交通业呈现出蓬勃发展的局面，在我国国民经济中起着愈来愈重要的作用。
本文浅显地对轨道交通列车用直流斩波器结构及其工作原理进行了阐述,希望能够对专业工作人员有所帮助，促使专业人员更加深入的进行直流斩波器研究，从而改善动车组的生产质量,保障动车组的安全运行。
关键词：轨道交通列车、直流斩波器、结构、原理1.引言近年来，随着国家铁路建设的发展，高速铁路交通发展十分迅猛，轨道列车的普及为人们的日常出行带来了极大的方便，是当下客运业务的主力军。
高速铁路是当今世界铁路发展的潮流。
高速铁路以其速度高、运量大、准点率高、对环境污染小、占用土地少、安全、可靠等优势在世界各国得到了大力发展。
全国各大城市都在大规模地建立或扩展城市轨道交通网，我国轨道交通展现出一派生机勃勃的景象。
高速轨道交通列车作为高速铁路网的重要组成部分，速度更快、牵引功率更强，对列车及其零部件的质量要求也更高。
轨道交通列车用直流斩波器的作用是将直接将直流电变为另一直流电，在轨道交通列车运行中扮演十分重要的角色，一旦出现问题，将会带来危及行车安全的严重后果。
2.直流斩波器结构及工作原理直流斩波电路的功能是直接将直流电变为另一直流电。
其一般结构如图1所示。
图1斩波器系统结构图斩波控制调压技术是一种高性能的交流调压技术。
直流电压变换电路中，由于输入电源为直流电，因此对开关元件来说，其电流无自然过零点，元器件的切换只能通过一些强迫换流措施来实现。
由于强迫电流需要较大的换流电容器、辅助晶间管等，造成了线路的复杂化和成本的提高，因此，直流电压变换电路多采用全控型开关器件。
直流斩波电路是通过控制直流电源的通断时间来对负载上的平均电压和功率进行控制的。
直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流的情况，不包括直流－交流－直流变换的情况。
3.直流斩波器电路分析直流斩波有六种基本电路形式：降压斩波、升压斩波、升降压斩波、Cuk斩波、Sepic斩波和Zeta斩波。
电力电子课程设计直流斩波电路优秀设计
课程设计汇报课题名称：直流斩波电路旳设计电力电子技术课程设计任务书系：电气与信息工程系年级：专业：自动化直流斩波电路旳功能是将直流电变为另一种固定旳或可调旳直流电，也称为直流-直流变换器（DC/DC Converter），直流斩波电路一般是指直接将直流变成直流旳状况，不包括直流-交流-直流旳状况；直流斩波电路旳种类诸多：降压斩波电路，升压斩波电路，这两种是最基本电路。
此外尚有升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路，Zeta斩波电路。
斩波器旳工作方式有：脉宽调制方式（Ts不变，变化ton）和频率调制方式（ton不变，变化Ts）。
本设计是基于SG3525芯片为关键控制旳脉宽调制方式旳升压斩波电路和降压斩波电路，设计分为Multisim仿真和Protel两大部分构成。
Multisim重要是仿真分析，借助其强大旳仿真功能可以很直观旳看到PWM控制输出电压旳曲线图，通过设置参数分析输出与电路参数和控制量旳关系，运用软件自带旳电表和示波器能直观旳分析多种输出成果。
第二部分是硬件电路设计，它通过Protel等软件设计完毕。
关键字：直流斩波；PWM；SG35251 直流斩波主电路旳设计 (1)1.1 直流斩波电路原理 (1)直流降压斩波电路 (1)直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
1.2 主电路旳设计.............................................................. 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
直流降压斩波电路参数计数 ........................... 错误!未定义书签。
直流升压斩波电路 ........................................... 错误!未定义书签。
实验五 直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
韩山师范学院实验报告姓名： 学号： 专业、班级科目：日期：实验五 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1、主电路①、降压斩波电路(Buck Chopper)降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图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U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向负载供电，U D =U i 。
当V 处于断态时，负载电流经二极管D 续流，电压U D 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：式中t on 为V 处于通态的时间，t off 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=t on /T)。
由此可知，输出到负载的电压平均值U O 最大为U i ，若减小占空比α，则U O 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。
(a)电路图 (b)波形图图4-12 降压斩波电路的原理图及波形ii oni off on on o aU U TtU t t t U ==+=U GEU D t t tU Ot ont of fT U i-+-+U②、升压斩波电路(Boost Chopper)升压斩波电路(Boost Chopper)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U GE 可知，当V 处于通态时，电源U i 向电感L 1充电，充电电流基本恒定为I 1,同时电容C 1上的电压向负载供电，因C 1值很大，基本保持输出电压U O 为恒值。
设V 处于通态的时间为t on ，此阶段电感L 1上积蓄的能量为U i I 1t on 。
直流斩波电路的性能研究
T1，同时，C 向负载 R 输出电压 u0 为恒值，记为 U0。设 VT 在通态的时间为 ton，储能电感 L 中的电量为 EI1ton；VT 处 于断态时，电源 E 与储能电感 L 同时为 C 以及 R 供电。设 VT 在断态的时间为 toff，则储能电感 L 输出电量为（U0-E） I1toff；在稳态时，储能电感 L 在周期 T 内的输入与输出电量 相同，则有：
2.2 直流斩波器的测试 直流斩波器的测试过程如下：接通交流电源，由三相 调压器输出单相交流电，通过 DJK20 挂箱上的单相桥式 整流，并经过电容滤波后，得到斩波电路的输入直流电压 Ui，然后记录 Ui 波形以及平均值。 直流斩波电路测试的具体步骤如下： 步骤 1：首先切断电源，然后依照主电路图将各元器 件接成测试电路。控制输出接于 V 的 G 端，将驱动电路输 出接于 E 端，所接电阻负载的电流最大值不得超过 22mA。 步骤 2：检查步骤 1 中的电路接线是否正确，重点检 查电解电容的极性，确定无误后接通电源。 步骤 3：通过示波器来观察测试情况，主要观测对象 包括 PWM 信号、UGE 电压、UCE 电压、输出电压 U0 以及 二极管两端电压 UD，同时观测上述对象彼此间的波形相 位关系。 步骤 4：通过 PWM 脉宽调节电位器，对 Ur 进行调节。 观测并记录各占空比（琢）下的 Ui、U0 和 琢 数值，以此得到 测试结果波形图。 2.3 测试结果 通过上述步骤进行测试，最终得到直流斩波器的升降 压波形图，如图 5、图 6 所示。
将式（1）进行化简，从而可以得到：
（1）
（2）
由此看出，当 T toff
>1 时，输出电压是高于输入电压，进
而达到升压的目的。
1.2 降压式直流斩波电路分析
降压式直流斩波电路包括可控开关 VT、滤波电容 C、
直流斩波电路工作原理
直流斩波电路工作原理
直流斩波电路是一种电子电路，用于将直流电源输出变为脉冲或交流信号。
其工作原理基于开关管的导通和断开，使得直流电源的电压在输出端产生高频脉冲。
直流斩波电路由两个主要部分组成：开关管和滤波电容。
开关管的导通和断开控制通过外部电路或脉冲生成器进行调控。
当开关管导通时，直流电源的电压就会传递到输出端，此时输出就是高电平。
相反，当开关管断开时，输出端的电压就会降为低电平。
滤波电容与开关管并联连接，作为电荷储存和释放的元件。
当开关管导通时，滤波电容开始充电，存储电荷。
当开关管断开时，滤波电容开始放电，释放电荷。
由于滤波电容具有一定的电荷和放电时间常数，输出信号会变为脉冲或周期性交流信号。
通过调控开关管的导通和断开时间，可以改变输出信号的频率和占空比。
频率可以通过改变开关管操作频率来调节，而占空比可以通过调控导通和断开时间比例来实现。
直流斩波电路的主要应用是在交流电源中产生脉冲信号，例如交流变频器、电力电子传动等领域。
它也可以用于产生交流电信号进行实验室测试和研究。
电力电子技术-5.1直流斩波
z EM E e ( 1 T1/ E M T TR ) (1 ) T / I 20 e e ) , (1z z R R e 1 R L
上式代入
[t 1,T]
I I 20 I10
E R
1 e
di 1 E EM t / t / L (1 / 0 t t1 i1 EIM10 eRi 1) T E E ME , T(1 Me E M) (1 ) T / E E E M I 10 e e e e dt I R d R R R R 0 T 0 . 5 T I I max R T di 2 ) i 1 ( 0 ) t / I 10 , M ( Ed ( 1 ) T / E L / RE ( t t 1 ) / t 1 E L Ri 2 Ee(1 e0M, (te1 ),) 20 i1 ( t 1 ) M t I T e e e 1 + Ii10 (1 I 20 ) 2 R R dt RR EM T RT T T
输出电压平均值为： ton E (T ton t x ) EM Uo T 负载电流平均值为：
1 (1 m)e t x ln m
电流断续时的波形
t2
t
tx<toff
e 1 m e 1
ton t x 1 m E T
1
t1
5.1.1 降压斩波的工作原理 输出电压平均值 Ua u 0 dt
T
0
t1 T
E ft 1 E E
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
实验六直流斩波电路的性能研究
一．实验目的
熟悉降压斩波电路（Buck Chopper）和升压斩波电路(Boost Chopper)的工作原理，掌握这两种基本斩波电路的工作状态及波形情况。
二．实验内容
1．SG3525芯片的调试。
2．降压斩波电路的波形观察及电压测试。
3．升压斩波电路的波形观察及电压测试。
三．实验设备及仪器
1．电力电子教学实验台主控制屏。
2．NMCL-16组件。
3．NMEL-03电阻箱(900Ω/0.41A)。
4．万用表。
5．双踪示波器
6．直流安培表。
四．实验方法
1．SG3525的调试。
原理框图见图2—6。
斩波”侧，S2电源开关打向
“ON”，将“3”端和“4”端用导线
短接，用示波器观察“1”端输出
电压波形应为锯齿波，并记录
其波形的频率和幅值。
扭子开关S2扳向“OFF”，
用导线分别连接“5”、“6”、“9”，
用示波器观察“5”端波形，并记
录其波形、频率、幅度，调节
“脉冲宽度调节”电位器，记录
其最大占空比和最小占空比。
图2—6 PWM波形发生
Dmax=
Dmin=
2．实验接线图见图2—7。
（1）切断NMCL-16主电源，分别将“主电源2”的“1”端和“直流斩波电路”的“1”端相连，“主电源2”的“2”端和“直流斩波电路”的“2”端相连，将“PWM 波形发生”的“7”、“8”端分别和直流斩波电路VT 1的G 1S 1 端相连，“直流斩波电路”的“4”、“5”端串联NMEL-03电阻箱 (将两组900Ω/0.41A 的电阻并联起来，顺时针旋转调至阻值最大约450Ω)，和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。
（2）检查接线正确后，接通控制电路和主电路的电源(注意：先接通控制电路电源后接通主电路电源 )，改变脉冲占空比，每改变一次，分别观察PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u 0波形，输出电流i 0的波形，记录PWM 信号占空比D ，ui 、u 0的平均值
Ui 和U 0。
（3）改变负载R 的值（注意：负载电流不能超过1A ），重复上述内容2。
（4）切断主电路电源，断开“主电路2”和“降压斩波电路”的连接，断开“PWM 波形发生”与VT1的连接，分别将“直流斩波电路”的“6”和“主电路2”的“1”相连，“直流斩波电路”的“7”和“主电路2”的“2”端相连，将VT 2的G 2S 2分别接至“PWM 波形发生”的“7”和“8”端，直流斩波电路的“10”、“11” 端，分别串联NMEL-03电阻箱（两组分别并联，然
后串联在一起顺时针旋转调至阻值最大约900Ω）和直流安培表（将量程切换到2A 挡）。
检查接线正确后，接通主电路和控制电路的电源。
改变脉冲占空比D ，每改变一次，分别：观察PWM 信号的波形，MOSFET 的栅源电压波形，输出电压、u 0波形，输出电流i 0的波形，记录PWM 信号占空比D ，ui 、u 0的平均值Ui 和U 0。
（5）改变负载R 的值（注意：负载电流不能超过1A ），重复上述内容4。
（6）实验完成后，断开主电路电源，拆除所有导线。
五．注意事项：
（1）“主电路电源2”的实验输出电压为15V ，输出电流为1A ，当改变负载电路时，注意R 值不可过小，否则电流太大，有可能烧毁电源内部的熔断丝。
（2）实验过程当中先加控制信号，后加“主电路电源2”。
（3）做升压实验时，注意“PWM 波形发生器”的“S1”一定要打在“直流斩波”，如果打在“半
1
2
C
(b)降压斩波电路
(a)主电源
10
8
6
7
(c)升压斩波电路图2-7 直流斩波电路
桥电源”极易烧毁“主电路电源2” 内部的熔断丝。
六．实验报告
1．分析PWM波形发生的原理
2．记录在某一占空比D下，降压斩波电路中，MOSFET的栅源电压波形，输出电压u0波形，输出电流i0的波形，并绘制降压斩波电路的Ui/Uo-D曲线，与理论分析结果进行比较，并讨论产生差异的原因。