斩波电路
斩波电路

3.1 基本斩波电路重点:最基本的2种——降压斩波电路和升压斩波电路。
3.1.1 降压斩波电路斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机,也可带蓄电池负载,两种情况下负载中均会出现反电动势,如图3-1中E m 所示 工作原理,两个阶段✧ ✧ t =0时V 导通,E 向负载供电,u o =E ,i o 按指数曲线上升✧ ✧ t =t 1时V 关断,i o 经VD 续流,u o 近似为零,i o 呈指数曲线下降 ✧ ✧ 为使i o 连续且脉动小,通常使L 值较大E图3-1 降压斩波电路的原理图及波形a )电路图b )电流连续时的波形c )电流断续时的波形 数量关系电流连续时,负载电压平均值EE Tt E t t t U on offon on o α==+=(3-1)α 导通占空比,简称占空比或导通比U o 最大为E ,减小α,U o 随之减小 降压斩波电路。
也称为Bu c k 变换器(Bu c k Co n v e r t e r )。
负载电流平均值RE U I mo o -=(3-2)电流断续时,u o 平均值会被抬高,一般不希望出现 斩波电路三种控制方式(1)脉冲宽度调制(P W M )或脉冲调宽型——T 不变,调节t o n (2)频率调制或调频型——t o n 不变,改变T (3)混合型——t o n 和T 都可调,使占空比改变 其中P W M 控制方式应用最多基于“分段线性”的思想,可对降压斩波电路进行解析3.1.2 升压斩波电路1. 升压斩波电路的基本原理R图3-2 升压斩波电路及其工作波形 a )电路图 b )波形工作原理✧ ✧ 假设L 值、C 值很大✧ ✧ V 通时,E 向L 充电,充电电流恒为I 1,同时C 的电压向负载供电,因C 值很大,输出电压u o 为恒值,记为U o 。
设V 通的时间为t o n ,此阶段L 上积蓄的能量为E I 1t o n✧ ✧ V 断时,E 和L 共同向C 充电并向负载R 供电。
第三章 直流斩波电路

u1正半周:V1导通输出电压,V1关断时,V3 续流;
u1负半周:V2导通;V2关断 时,V4续流。 可通过改变占空比α调节输出电压的大小。
通过谐波分析可知,电源电流中不含有低次 谐波,只含有和开关周期T成反比的高次谐波, 这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除。电路的 功率因数接近1。
4.1.2 三相交流调压电路
这种电路常用于电炉的温度控制等时间常数很 大的负载中,以周期为单位进行控制足够了。 当晶闸管导通时刻是正弦波的起始点时,在电 源电压接通期间,负载电压是正弦波,没有谐 波污染。
4.2.2 交流电力电子开关
把反并联的晶闸管串入交流电路中起 接通和断开电路的作用,这就是交流电力 电子开关。其作用是代替电路中的机械开 关。
以交流电的周期(2π)为单位来控 制晶闸管的通断,从而调节输出平均功率 的电路,称为交流调功电路。
设控制周期为M,晶闸管在前N个周期导通, 后M-N个周期关断。
当M=3、N=2时的电路波形如图4-13所示。
调功电路和调压电路的电路形式完全相同,只 是控制方式不同。因其直接调节对象是电路的 平均输出功率,所以被称作交流调功电路。
1)T不变,调节ton,称为脉冲宽度调制,简称PWM; 2) ton不变,改变T,称为频率调制或调频型; 3) ton和T 都调节,称为混合型。 其中第一种方式使用最多。
3.1.2 升压斩波电路
1、工作原理:
当V导通时,E向L补充电能,充电电流为I1,C向负载R 供电,u0基本恒定。 当V阻断时,E和L共同向C充电,并向负载提供能量。
S U1I 0 U1 2
α的移项范围为0°——180°。
2、阻感负载
若把α=0点仍定在电源电压的零点,显然, 阻感负载下稳态时α的移项范围应为 φ<=α<=π。其中负载的阻抗角为φ,负载电 流应滞后于电源电压u1φ角度。在用晶闸管控制 时,很显然只能进行滞后控制,使负载电流更为 滞后,而无法使其超前。
斩波电路

图6-1 直流变换系统的结构图
第一节 降压式斩波变换电路
一、基本斩波器的工作原理
降压式斩波电路的输出电压平均 值低于输入直流电压Ud 。
最基本的降压式斩波电路如图6-2 所示:Q为斩波开关,是斩波电路 中的关键功率器件,它可用普通 型晶闸管、可关断晶闸管GTO或者 其它自关断器件来实现。
Q交替通断,在负载上就可得到方 波电压。
图6-10 升压式斩波电路的电压与电流波形
6.2 升压式斩波电路
I O max
T UO 0.074 L
ILB和Io可用它们的最大值表示:
I LB 4k (1 k ) I LB max
IO
27 k (1 k ) 2 I O max 4
如果负载电流平均值降到低于Io,那么电流将由连续导 通变为不连续导通的工作模式。
6.2 升压式斩波电路
三、电流不连续导通的工作模式
第六章 直流斩波变换电路
直流斩波电路:将一个固定的直流电压变换成大小可变的直 流电压的电路。也称之为直流变换电路。 直流斩波技术的应用:被广泛应用于开关电源及直流电动机 驱动中,如不间断电源(UPS)、无轨电车、地铁列车、蓄电 池供电的机动车辆的无级变速及电动汽车的控制。从而使上 述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电 能的效果。 直流变换系统的结构如图6-1所示:
6.1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ降压式斩波变换电路
四、输出电压纹波 斩波电路的输出端所接电容不可能无穷大,输出电压含 有脉动成分,如图6-8波形所示。在连续导通工作模式中, 假定iL中的谐波分量通过电容器短路,其直流分量流过负 载电阻。图中阴影部分表示由电容C存贮并释放的电荷 ΔQ。 Q 1 1 I L T I L . T 纹波电压的峰-峰值ΔUO: U O
斩波电路原理

斩波电路原理一、斩波电路概述斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路,通常用于交流电机驱动、逆变器等应用中。
其原理是通过周期性地开关导通和断开,使直流电源经过一个高频变压器的变换,输出具有一定频率和幅值的交流电。
二、斩波电路分类1. 单极性斩波电路:只有一个半桥开关管或全桥开关管,在负载两端产生单向脉冲。
2. 双极性斩波电路:有两个半桥开关管或全桥开关管,在负载两端产生双向脉冲。
三、单极性斩波电路原理单极性斩波电路主要由直流源、半桥开关管、高频变压器和输出滤波器四部分组成。
其中直流源提供稳定的直流输入,半桥开关管控制输入信号的导通和断开,高频变压器将输入信号变换成具有一定频率和幅值的交流信号,输出滤波器则对交流信号进行平滑处理。
1. 直流源直流源通常使用整流桥将市区或三相交流转换为稳定的直流电源,直流电压的大小取决于所选用的整流桥和滤波器。
2. 半桥开关管半桥开关管通常由一个N沟道MOSFET管和一个二极管组成。
当N 沟道MOSFET导通时,二极管截止;当N沟道MOSFET截止时,二极管导通。
通过控制N沟道MOSFET的导通和截止,可以实现直流信号的周期性开关。
3. 高频变压器高频变压器是斩波电路中最重要的部分之一。
它通过将输入信号变换为具有一定频率和幅值的交流信号,实现了直流到交流的转换。
高频变压器通常由磁芯、一些绕组和辅助元件组成。
4. 输出滤波器输出滤波器主要用于对交流信号进行平滑处理,去除其残留的脉冲噪声和杂散波形。
输出滤波器通常由电感、电容等元件组成。
四、双极性斩波电路原理双极性斩波电路与单极性斩波电路类似,只不过在半桥开关管上增加了一个相同结构相反的开关管。
这样,当一个开关管导通时,另一个开关管截止,从而在负载两端产生双向脉冲。
五、斩波电路优缺点1. 优点:(1) 斩波电路可以将直流电源转换为交流电源,用于驱动交流负载。
(2) 斩波电路具有高效率、高速度和可靠性等优点。
(3) 斩波电路可以实现输出电压和频率的调节。
直流斩波电路的工作原理是什么

直流斩波电路的工作原理是什么
直流斩波电路是一种用于将直流电转换为脉冲电流或脉冲电压的电路。
其工作原理如下:
1.自激振荡:
直流斩波电路中,使用一个开关器件(如晶体管或MOSFET)和一个电感器构成振荡回路。
当开关器件关闭时,电感器上的电流开始积累。
当开关器件打开时,电感器上的电流被迫流过负载电阻,产生脉冲电流或脉冲电压。
2.周期性切换:
通过周期性地打开和关闭开关器件,直流斩波电路可以实现周期性地转换直流电源电流。
开关器件的开闭操作由一个控制电路控制,该控制电路根据电流或电压的变化来调整器件的状态。
3.削波:
直流斩波电路通过改变开关器件的开闭状态,将直流电源的平均电压降低到所需的脉冲电压水平。
在开关器件关闭时,电感器上的电流将通过负载电阻流过,形成脉冲,因此平均电压较低。
在开关器件打开时,电感器上的电流不再流过负载电阻,电压升高。
通过调整开关器件的开闭频率和占空比,可以实现所需的电压输出。
总的来说,直流斩波电路利用开关器件和电感器的相互作用,将直流电源电流转换为周期性的脉冲电流或脉冲电压。
这种电路的主要应用是在电源变换、驱动和开关控制器等领域。
第五章 交流调压电路与斩波电路

。
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
19
(2) 电感性负载的功率因数角为
arctan wL
R arctan 2.3 2.3 4
最小控制角为
min
4
故控制角的范围为 π/4≤α≤π。
最大电流发生在 αmin=φ=π/4处,负载电流为正弦波,其 有效值为
Io Uo R (wL)
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
1
•
基本方式:
交流电力 控制电路 只改变电压,电流 或控制电路的通 断,而不改变频率 的电路。
交流调压电路 相位控制
在每半个周波内通过对晶闸管开通相位 的控制,调节输出电压有效值的电路。
交流调功电路 通断控制
以交流电的周期为单位控制晶闸管的 通断,改变通态周期数和断态周期数的 比,调节输出功率平均值的电路。
2 1 2 2
阻抗角
9
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
因为ω t=α +θ 时,io=0。将此条件代入式
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
可求得导通角θ 与控制角α 、负载阻抗角φ 之间的定量关系表达式为
tan
wt
sin( ) sin( )e
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
12
VT1
3) 当α <φ 时,导通角θ >π 。 电源接通后,在电源的正半周,若先触发VT1,
若采用窄脉冲触发:若触发脉冲的宽度小于a+θ -(a+π )=θ -π 时,
当VT1的电流下降为零关断时,VT2的门极脉冲已经消失,VT2无法导通。 到了下个周期,VT1又被触发导通重复上一周期的工作,
三相三重斩波电路

三相三重斩波电路介绍三相三重斩波电路是一种常用于电力系统中的电力电子装置,用于改变交流电压的形态和频率。
它的主要作用是通过将输入的交流电信号进行相位和频率变换,以实现不同电力系统之间的能量传递和适应各种电气设备的工作需求。
本文将详细介绍三相三重斩波电路的原理、结构和应用。
原理三重斩波三重斩波是指将输入的交流电信号分别在时间、频率和相位上进行斩波变换。
其中,时间斩波用于改变电压的有效值;频率斩波用于改变电压的频率;相位斩波用于改变电压的相位角。
三重斩波的核心思想是通过斩波变换来实现对输入电压的控制和调节,从而满足不同电力系统的需要。
斩波电路斩波电路由多个电力电子器件(如晶闸管、可控硅等)组成,可根据实际需求调整器件数量和类型。
常见的斩波电路包括单相半桥斩波电路、单相全桥斩波电路、三相半桥斩波电路和三相全桥斩波电路等。
其中,三相三重斩波电路是一种效果较好且使用广泛的斩波电路。
它由三相桥式整流电路、三相桥式逆变电路和三相电感滤波器组成,通过合理控制和调节这些电路的工作方式和参数,可实现对交流电压的斩波变换。
结构三相桥式整流电路三相桥式整流电路用于将输入的三相交流电转换为变流器所需的直流电。
它由六个电力电子器件组成,分为两组三相半桥,每组由两个晶闸管和两个二极管组成。
通过控制晶闸管的导通和关断,可将交流电信号转换为直流电信号。
三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路用于将直流电转换为三相交流电,供给负载端。
它与三相桥式整流电路类似,也由六个电力电子器件组成,分为两组三相半桥。
通过控制晶闸管的导通和关断,逆变电路可以实现对直流电的逆变,将其转换为所需的交流电。
三相电感滤波器三相电感滤波器用于滤除逆变电路中可能存在的高频噪声和谐波,确保输出电压的纯净度和稳定性。
它由三个电感和电容组成,通过合理选择它们的参数,可实现对电流和电压的滤波功能。
应用三相三重斩波电路广泛应用于各种电力系统和电气设备中,具体应用领域包括:•电力变换与变频调速系统:用于电力系统中的变频调速装置,可实现对电机等负载的频率和转速调节。
斩波电路

图24 升压斩波器
采用电压反馈控制使得该升压斩波器能 够输出较稳定的直流电压,调节电阻R8 可以在一定范围内调节输出电压值,这 些都使本电路具有很强的实用性。注意, 输出电压的最大值受限于导通比和 MOSFET、 二 极 管 D2 和 电 容 C2 的 击 穿 电压。
5.3 带反电势负载的降压斩波电路
(3) 电流临界连续时io下降段的数
eTon / 1 E eTs / 1 U d
I max(ton )
Ud R
E
(1 e ton / )
学表达式
E [1 e(tton ) / ] U d
E
(1 eton /
)e (tton ) /
(三)电感电流断续时的工作情况
R
R
(1)断流时刻
在上述临界连续条件下,每周期的初始时 刻,电流都是从零开始的。在电路参数不 变的情况下,若保持临界时ton不变,仅增 加斩波周期Ts,电流将出现断流,且这时 电流在流通期内的波形与上述临界连续时 的波形是完全一致的,所以可以利用电流 临界连续时io下降段的数学表达式来求取断
直流斩波电路
1 概述 用斩波器斩切直流的基本思想是:如 果改变开关的动作频率,或改变直流电 流接通和断开的时间比例,就可以改变 加到负载上的电压、电流平均值。
逆变-整流型DC-DC变换器由逆变和整流两 个功率变换环节共同构成
1.1 DC-DC功率变换电路
将一个直流电压变换成为另一个直 流电压,被称为DC-DC的功率变 换。
图13 单极性PWM信号的产生
(a) 信号产生电路 (b)、(c)波形
图13产生的PWM信号是一种单一极性的脉 冲信号,当被用来控制一个单极性的斩波器 时,斩波器的输出电压将与这个PWM信号
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0
TT
t
定频调宽控制( PWM)
1、时间比例控制方式
(2)定宽调频控制也称为脉冲频率控制(PFM)。此控制 方式中定宽也就是指斩波电路的开关元件导通时间固定不 变,调频是指通过改变开关元件的通断周期 T来改变导通 比,从而改变输ton ? 常值
0
t
T1
T2
T3
定宽调频控制(PFM)
■间接直流变流电路 ◆在直流变流电路中增加了 交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离,因此也称为直 —交— 直电路。
斩波电路( DC Chopper )
将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流--直流变换器(DC/DC Converter)。 一般指直接将直流电变为另一直流电,不包括直 流—交流—直流。
■直流-直流变流电路(DC/DC Converter )包括直接直流变流电路和间接直流变 流电路。
■直接直流变流电路 ◆也称斩波电路(DC Chopper )。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。 也称为直流--直流 变换器(DC/DC Converter) ◆一般是指直接将直流电变为另一直流电,这种情况下输入与输出之间不隔离。 6种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk斩 波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。
功能:DC
DC ' U=固定值 或U
如何改变直流电压?
1、干电池、蓄电池串联使用;
(低电压、小容量且不连续改变)
2、串入可变电阻调节;
VL ? ?? RL ??E ? RL ? R ?
E
应用:电力机车等
R+ V–L RL
缺点:串电阻损耗大。
3、用大功率开关器件 (SCR、GTO、GTR、 IGBT、 MOSFET)实现低损耗的 DC/DC变换,并能连续调 节。
斩波器的原理
Q
负载RL为理想电阻, Q为开关;
+ iO 分析:
E
uO
–
RL
Q接通,则 Q断开,则
uuOO==0E,,iROL=中0 流。过电流
iO;
ton uO toff
E
UO
波形:
ton --导通时间 toff --关断时间
直流斩波电路采用斩控方式 ,比相控
方式性能更佳,因而应用广泛。
当斩波器带阻感性负载时
电路种类
4种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路 、 升降压斩波电路、 Cuk斩波电路、 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路。 复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。 多相多重斩波电路 ——相同结构 基本斩波电路组合 。
斩波电路(DC Chopper , DC/DC Converter )
(3)调宽调频混合控制,此种方式是PWM方式和PFM方式的 综合,是指在控制过程中,即既改变电力电子元件的开关周 期T,又改变开关元件的导通时间。
2、 瞬时值和平均值控制方式
(1)瞬时值控制方式
此种控制方式是将 输出电流(或电压)反馈的瞬时值 ,与预先 设定电流(或电压)的上限值和下限值 相比较,如果电流(或 电压)的瞬时值小于电流(或电压)的下限值,就控制斩波电 路的开关元件导通;如果电流(或电压)的瞬时值大于电流 (或电压)的上限值就关断斩波电路的开关元件。
第4章 斩波电路
4.1 斩波电路的工作原理和控制方式 4.2 基本斩波电路 4.3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 本章小结
第4章 斩波电路
引言
直流变换问题的提出
直流供电电压一定,而负载 需要不同电压
直流调速:需要可变的直流电压
直流升压:太阳能电池输出电压较低,需要变换到较高 电压再变换为直流
引言
③ C型(复合)斩波器,在B型斩波器的 基础上,若输出电压和电流平均值的极性均可 改变,既能在四象限内工作,如负载电动机能 正、反转地在电动和发电情况下工作。
A型斩波器中能在第一象限工作称为 降压斩波器 ,
能在第二象限工作的为 升压斩波器 。将这两个 A型斩波 器组合在一起既成为 B型斩波器,两个 B斩波器合在一 起即为C型斩波器, 故降压、升压斩波器是基础。
i0
关断 imax
imin 导通
0
t
图4.4 瞬时值控制方式波形
此种控制方式具有瞬时响应快的特点,适宜采用开关频率高的全控型器 件来作为斩波电路的主功率开关元件,并且电流脉动要求愈小,斩波电 路的开关元件的开关频率要求就愈高。
② 通电时间t1不变,而通断周期T可变,称 为调频。
③ t1和T 均可变,称为混合调制
按直流电源与负载进行能量交换的形式分,从原 理上可分为三类:
① A型斩波器, 它只能在单象限工作,此时输出的直 流电压极性不变,电流平均值也只能维持在一个方向
② B型斩波器,能在双象限内工作 ,这里 指输出直流电压的极性不变,电流平均值的极 性可变,既有电源向负载输送能量,又有负载 向电源反送能量的能力。
? U 0
?
1 T
ton 0
U
S
dt
?
ton T
?U S
?
?
.U S
-
u0
US
ton
(a)
t off
式中? ? t on T ,称为导通占空比, 0
简称为占空比或导通比。改变
i0
占空比,即可改变输出到负载R
上的直流平均电压 。
0
T (b)
u0
R
t t
图4.1 斩波原理电路及波形 (a) 电路原理图 (b)波形图
+
i1
S
Us
U0
-
(a)
u0
t0
t off
0
T
i0
0
i0
i VD VD
i1
0
i VD
0
(b)
图4.2 R-L负载的斩波电路及波形 (a)电路 (b)电流、电压波形
L R
t t t t
若按不同的改变负载两端的直流平均电压 的调制方法分,斩波器有三种工作情况。
① 主开关通断的周期T保持不变,而每次 通电时间 t1可变,称为脉冲调宽。
应用: 控制直流电机的电枢电流或励磁电流调速。
如:电力机车、电动汽车、电梯、机器人的伺服电动机
斩波电路 (DC---DC 变换器)
直接斩波电路 (DC/DC )
间接斩波电路 (DC--AC--DC )
4.1 斩波电路的工作原理和控制方式
直流斩波电路的工作原理
+
i1
S
i0
斩波电路输出直流平均电压
US
斩波电路的控制方式
斩波电路的控制方式通常有三种。
1、时间比例控制方式
(1)定频调宽控制也称脉冲宽度调制(PWM)。此控制方 式中,定频也就是指电力电子器件的通断频率(即开关周 期T)一定,调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通 时间来改变导通比,从而改变输出电压的平均值。
U0
T=常值
US
ton
ton