五章节直流斩波电路
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第5章 直流斩波电路
U0 D 1 D E
图5.21 Zeta斩波电路
图5.8 升压型斩波器主电路临界导通时的电压和电流的波形
5.3.2 连续导电模式
电流连续时升压型斩 波电路的工作波形如 图5.9所示。 输出电压
U0 T t o ff E 1 1 D E
图5.9 升压型斩波器电压与电流波形
5.3.3 断续导电模式
当E和D保持不变时， 若输出负载功率逐步 减小，其电流也逐步 减小。当小于临界电 流时，电流就会出现 断续，虽然电流峰值 ILm不变，但其输出 功率将减小。
图5.19 Cuk电路断续工作波形
5.6 其他形式斩波电路
5.6.1 Sepic斩波电路
5.6.2 Zeta斩波电路
5.6.1 Sepic斩波电路
图5.20是Sepic斩波电路的主 电路图。当VT处于通态时， E—L1—VT回路和C1—VT— L2回路同时导电，L1和L2储 能。VT处于断态时，E— L1—C1—VD—负载(C2和R) 回路及L2—VD—负载回路同 时导电，此阶段E和L1既向负 载供电，同时也向C1充电， C1储存的能量在VT处于通态 时向L2转移。 Sepic斩波电路的输入/输出关 系由下式给出： t E D E U
L
图5.5 断续状态下斩波器输出波形
5.2.4 输出电压纹波
斩波电路的输出端电 容不可能无穷大，而 是一个有限值，所以 输出电压含有脉动成 分。
图5.7 降压斩波电路的输出纹波
5.3 升压斩波电路(Boost电路)
5.3.1 电路结构与基本原理
5.3.2 连续导电模式 5.3.3 断续导电模式 5.3.4 输出电压纹波
5.2.1 电路结构与基本原理
假设VT、VD均为理想开关元件，并设VT的一个控制周期 为T。在t = 0时刻驱动VT导通，在ton导通期间内，电感L 中有电流通过，电流按指数曲线缓慢上升，负载电压等于 电源电压E。t = t1时刻，VT关断，负载电流经续流管VD 释能，输出电压近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
图5.21 Zeta斩波电路
图5.8 升压型斩波器主电路临界导通时的电压和电流的波形
5.3.2 连续导电模式
电流连续时升压型斩 波电路的工作波形如 图5.9所示。 输出电压
U0 T t o ff E 1 1 D E
图5.9 升压型斩波器电压与电流波形
5.3.3 断续导电模式
当E和D保持不变时， 若输出负载功率逐步 减小，其电流也逐步 减小。当小于临界电 流时，电流就会出现 断续，虽然电流峰值 ILm不变，但其输出 功率将减小。
图5.19 Cuk电路断续工作波形
5.6 其他形式斩波电路
5.6.1 Sepic斩波电路
5.6.2 Zeta斩波电路
5.6.1 Sepic斩波电路
图5.20是Sepic斩波电路的主 电路图。当VT处于通态时， E—L1—VT回路和C1—VT— L2回路同时导电，L1和L2储 能。VT处于断态时，E— L1—C1—VD—负载(C2和R) 回路及L2—VD—负载回路同 时导电，此阶段E和L1既向负 载供电，同时也向C1充电， C1储存的能量在VT处于通态 时向L2转移。 Sepic斩波电路的输入/输出关 系由下式给出： t E D E U
L
图5.5 断续状态下斩波器输出波形
5.2.4 输出电压纹波
斩波电路的输出端电 容不可能无穷大，而 是一个有限值，所以 输出电压含有脉动成 分。
图5.7 降压斩波电路的输出纹波
5.3 升压斩波电路(Boost电路)
5.3.1 电路结构与基本原理
5.3.2 连续导电模式 5.3.3 断续导电模式 5.3.4 输出电压纹波
5.2.1 电路结构与基本原理
假设VT、VD均为理想开关元件，并设VT的一个控制周期 为T。在t = 0时刻驱动VT导通，在ton导通期间内，电感L 中有电流通过，电流按指数曲线缓慢上升，负载电压等于 电源电压E。t = t1时刻，VT关断，负载电流经续流管VD 释能，输出电压近似为零，负载电流呈指数曲线下降。
第五章 直流斩波电路
I10 = i2 (t2 ) （3-7） ）
t2
I 20 = i1 ( t1 ) （3-8） ）
由式（ ）、（ ）、（3-7） ）、（3-6）、（ 由式（3-4）、（ ）、（ ）和（3-8）得出： ）得出：
et1 /τ −1 E EM eαρ −1 E I10 = T /τ − = ρ − m e −1 R R e −1 R 1− e−t1 /τ E EM 1− e−αρ E I20 = −T /τ − = −ρ − m R 1− e R R 1− e
24
例题
如图所示降压斩波电路中，已知 如图所示降压斩波电路中，已知E=200V，R=10Ω， ， Ω L值极大，EM=30V。采用脉宽调制控制方式，当 值极大， 值极大 。采用脉宽调制控制方式， T = 50µs, ton = 25µs 时，计算输出电压平均值 U0 、输出电流平均值 I 0 ton 20 U 解： 0 = E = × 200 = 80(V ) T 50 U0 − EM 80 − 30 I0 = = = 5( A) R 10
i2 = I20e
t −ton −
τ
t −ton − EM τ − 1− e R
（3-6）
22
1. 降压斩波电路
i1 = I10e
−
τ
t
E − EM + R
τ
t − 1− e τ
（3-4） ）
i2 = I20e
t −ton −
t −ton − EM − 1− e τ （3-6） ） R
第5章 章
直流斩波电路
1
回顾 电力电子器件—— 开关 电力电子器件
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，
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
《直流斩波电路 》课件
按斩波器结构分类
分为Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk和Sepic等。
按输出电压极性分类
分为正极性斩波和负极性斩波。
02
直流斩波电路的工作 模式
降压斩波模式
总结词
通过降低输出电压来调整直流电源的
详细描述
在降压斩波模式中，斩波器将直流电源的输出电压降低到一个预设的值。通过周期性地打开和关闭开关，斩波器 将输入电源的连续直流电压转换为具有较低平均电压的脉冲电压。这种模式常用于需要降低电源电压的场合，例 如电池供电的应用。
详细描述
混合调制控制是将脉冲宽度调制和频率调制两种控制策略结合起来，根据需要选择不同 的调制方式进行调节。这种控制策略可以综合PWM控制和频率调制控制的优点，提高 输出电压的调节精度和动态响应速度。但同时，混合调制控制的实现也较为复杂，需要
更多的控制电路和计算资源。
04
直流斩波电路的实验 与仿真
实验平台的搭建
总结词
通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小 。
详细描述
PWM控制是通过调节斩波电路中开关的开 通时间和关断时间，来改变输出电压的平均 值。当开通时间较长时，输出电压较大；当 关断时间较长时，输出电压较小。PWM控 制具有输出电压稳定、调节速度快、动态响
应好等优点。
频率调制控制
总结词
通过改变斩波电路中开关的工作频率来调节输出电压的大小。
定性和非线性问题，提高控制精度和鲁棒性。
高频化与小型化研究
要点一
高频化研究
通过改进斩波电路的结构和元件参数，提高斩波频率，减 小电路体积和重量，满足现代电子设备对高频率、小型化 的需求。
要点二
小型化研究
采用新型的电子元件和集成技术，减小斩波电路中各元件 的体积和重量，实现斩波电路的整体小型化。
分为Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk和Sepic等。
按输出电压极性分类
分为正极性斩波和负极性斩波。
02
直流斩波电路的工作 模式
降压斩波模式
总结词
通过降低输出电压来调整直流电源的
详细描述
在降压斩波模式中，斩波器将直流电源的输出电压降低到一个预设的值。通过周期性地打开和关闭开关，斩波器 将输入电源的连续直流电压转换为具有较低平均电压的脉冲电压。这种模式常用于需要降低电源电压的场合，例 如电池供电的应用。
详细描述
混合调制控制是将脉冲宽度调制和频率调制两种控制策略结合起来，根据需要选择不同 的调制方式进行调节。这种控制策略可以综合PWM控制和频率调制控制的优点，提高 输出电压的调节精度和动态响应速度。但同时，混合调制控制的实现也较为复杂，需要
更多的控制电路和计算资源。
04
直流斩波电路的实验 与仿真
实验平台的搭建
总结词
通过调节脉冲的宽度来控制输出电压的大小 。
详细描述
PWM控制是通过调节斩波电路中开关的开 通时间和关断时间，来改变输出电压的平均 值。当开通时间较长时，输出电压较大；当 关断时间较长时，输出电压较小。PWM控 制具有输出电压稳定、调节速度快、动态响
应好等优点。
频率调制控制
总结词
通过改变斩波电路中开关的工作频率来调节输出电压的大小。
定性和非线性问题，提高控制精度和鲁棒性。
高频化与小型化研究
要点一
高频化研究
通过改进斩波电路的结构和元件参数，提高斩波频率，减 小电路体积和重量，满足现代电子设备对高频率、小型化 的需求。
要点二
小型化研究
采用新型的电子元件和集成技术，减小斩波电路中各元件 的体积和重量，实现斩波电路的整体小型化。
(完整word版)电力电子技术第5章直流-直流变换电路习题和答案K
一、填空题1、升压斩波电路之所以能使输出电压高于电源电压,关键有两个原因:一是L储能之后具有使（）的作用;二是电容C可将输出电压（）住。
答：电压泵升;保持2、升压斩波电路和降压斩波电路一样,也有电流（）和（）两种工作状态。
答:连续;断续3、直流斩波电路按照输入电压与输出电压的高低变化来分类有（)斩波电路、( ）斩波电路和（）斩波电路。
答：降压；升压；升降压；二、问答题1、试说明直流斩波器主要有哪几种电路结构？试分析它们各有什么特点？答：直流斩波电路主要有降压斩波电路（Buck），升压斩波电路（Boost),升-降压斩波电路（Buck—Boost）和库克(Cuk）斩波电路。
降压斩波电路是输出电压的平均值低于输入电压的变换电路.它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速。
升压斩波电路是输出电压的平均值高于输入电压的变换电路。
它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。
升—降压变换电路是输出电压的平均值可以大于或小于输入直流电压，输出电压与输入电压极性相反.主要用于要求输出与输入电压反向,其值可大于或小于输入电压的直流稳压电源。
库克电路也属升—降压型直流变换电路，但输入端电流波纹小，输出直流电压平稳，降低了对滤波器的要求。
2、简述降压斩波电路的工作原理。
输出电压电流波形。
答:0=t 时刻驱动V 导通，电源E 向负载供电，负载电压E u =0，负载电流0i 按指数曲线上升。
1t t =时控制V 关断，二极管VD 续流，负载电压0u 近似为零，负载电流呈指数曲线下降.通常串接较大电感L 使负载电流连续且脉动小.3、简述升压斩波电路的工作原理。
输出电流波形答：当V 处于通态时，电源E 向电感L 充电,设充电电流为i 1，L 值很大,i 1基本恒定,同时电容C 向负载供电，C 很大，使电容器电压u 0基本不变，设V 处于通态的时间为t on ，在t on 时间内,电感L 上积蓄的能量为EI 1t on ；当V 处于断态时，E 与L 同时向电容充电，并向负载R 提供能量。
重庆科创职业学院-第05章 直流斩波电路
第 5 章
直流斩波电路
图5-1 直流斩波系统的结构图 本章首先介绍斩波电路的基本工作原理，并对普通晶闸 管构成的斩波电路的结构与工作情况进行分析，最后对其他 形式的斩波电路作简要介绍。
第 5 章
5.1 5.2 5.3 5.4
直流斩波电路
直流斩波电路的基本工作原理 普通晶闸管构成的直流斩波电路 其他直流斩波器 实训5 斩波电路的研究
第 2 节
5.2.1 5.2.2 5.2.3 5.2.4 5.2.5
普通晶闸管构成的直流斩波电路
普通晶闸管构成的降压直流斩波器 普通晶闸管构成的升压直流斩波器 普通晶闸管构成的第二象限直流斩波器 普通晶闸管构成的多象限直流斩波器 普通晶闸管构成的直流斩波器的换流电路
第 2 节 普通晶闸管构成的直流斩波电路
第 1 节 直流斩波电路的基本工作原理
斩波器的种类很多，具体结构千变万化。一般将斩波电 路分为降压斩波电路、升压斩波电路、降压—升压斩波电路、 升压—降压斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路6种形 式。斩波器的电能变换功能是由电力电子器件的通/断控制实 现的。 基本斩波电路原理图如图5-2(a)所示。R为负载，S为一 高速开关。通过连续地接通和关断斩波开关，使直流电源电压 间断地接到负载上。当开关S闭合时，电源电压Ui 加到负载上， 负载电压uo =Ui，并持续时间ton；当开关断开时，uo=0，并持 续时间toff 。斩波器的输出电压波形如图5-2(b)所示， T=ton+toff 为斩波器的工作周期，D ton 定义为占空比，则斩 T 波电路输出电压的平均值为
B型二象限斩波器 B型二象限斩波器的原理电路如图5-7所示， 这种电路有3种工作模式。
5.2.4.2
电力电子技术应用技术之直流斩波电路
•
强中自有强中手，莫向人前满自夸。 —《警 世通言 》2020 年8月上 午7时6 分20.8. 1307:0 6August 13, 2020
•
没有口水与汗水，就没有成功的泪水 。。202 0年8月 13日星 期四7 时6分35 秒07:0 6:3513 August 2020
•
细节的不等式意味着1%的错误会导致 100%的 错误。 。上午 7时6分 35秒上 午7时6 分07:0 6:3520. 8.13
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。
谢谢各位！
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 、ＶＤ2、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。
•
我不能说我不珍视这些荣誉，并且我 承认它 很有价 值，不 过我却 从来不 曾为追 求这些 荣誉而 工作。 。20.8.1 307:06: 3507:0 6Aug-2 013-Aug -20
•
自觉心是进步之母，自贱心是堕落之 源，故 自觉心 不可无 ，自贱 心不可 有。。0 7:06:35 07:06:3 507:06 Thursda y, August 13, 2020
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2021/3/16
（2）电流断续 ❖瞬态分析
I10=0，且t=ton+tx 时，i2=0代入上
电流断续的条件：
2021/3/16
tx<toff
m
e 1 e 1
❖平均值分析
2021/3/16
典型例题
在降压斩波电路中，E＝110V，L=1MH， R=0.25Ω，Em=11V，T=2500us, ton=1000us, 计算：负载电流平均值Io， 负载 平均电压Uo, 计算负载电流的最大值，最小值。 解题步骤：
V
i2 VD
IL
uL L
C
uo R
※动态演示
2021/3/16
（三）数量关系
V
i2 VD
i1
IL
uL L
C
uo R
稳态时，一个周期T内电感储存的能量等于释放的能量
EtonUotoff
2021/3/16
UottoofnfETt otnonE1 E
UottoofnfETt otnonE1 E
结论： 改变导通比a，输出电压既可以比电源电压高，也可 以比电源电压低。当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。
✓此时电机的反电动势相当于右图中的电源，而此 时的直流电源相当于右图中的负载。由于直流电源 的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 ✓ 通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给
直流电源 ✓ 实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此也有电 2021/3/流16 连续和断续两种工作状态
❖工作原理
2021/3/16
（三）数量关系分析－ 从电路理论角度推导 （1）电流连续
❖瞬态分析
① V为通态期间， 设负载电流为i1，有 ：
设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得
2021/3/16
② V为断态期间，设
负载电流为i2，有：
设此阶段电流初值为I20，
解上式得：
2021/3/16
<1>
<2> 且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2> I10eeT t1// 11E RERMee 11mE R
E1IUoI2
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
2021/3/16
5.2 复合斩波电路
复合斩波电路： 降压斩波电路和升压斩波电路的组合构成
（1）电流可逆斩波电路※ （2）桥式可逆斩波电路
2021/3/16
5.2.1 电流可逆斩波电路
➢ 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既 可电动运行，又可再生制动,可通过电流可逆斩波 电路来实现.电流可逆斩波电路由降压斩波电路和 升压斩波电路复合而成.
2021/3/16
❖如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由 负载R消耗，即
E1IUoIo
※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是 直流变压器。
➢ 根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：
Io
Uo R
1
E R
➢ 则电源电流的平均值I1为：
I1
Uo E
Io
1
2
E R
2021/3/16
（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）
toff
toff
T/toff——升压比；
升压比的倒数记作 ，即
t off
T
和的关系： 1
因此，U0可表示为
Uo
1
E 1 E
1
❖输段T升以出其/压t上o电向f斩f分>压 负波1析U载，电o中放不输路，电变出认，，电为U但压oV必实高通然际于态会C电期值有源间不所电因可下压电能降，容无，故C穷故的称大实作该，际用电在输使路此出得为阶 电压会略低。
2021/3/16
第五章 直流斩波电路
5.1 基本斩波电路 (1) 降压斩波电路 (2) 升压斩波电路 (3) 升降压斩波电路 5.2 复合斩波电路 (1) 电流可逆斩波电路 (2) 桥式可逆斩波电路
（二） 工作原理 ①电流连续
2021/3/16
②电流断续
2021/3/16
动态演示
2021/3/16
①②根由据 判式 断决m 定U o,Ioee的判计断 算电方11流法是。否连续。 ③根据瞬时分析公式计算电流的最大值，最小值
2021/3/16
（三）数量关系分析－从能量传递角度推导
➢负载电流维持为Io不变
➢电源只在V处于通态时提供能量为:EI0ton
➢在整个周期T中，负载消耗的能量
一为周:期RI中02，T+忽EM略I0损T耗，则电源提供的能量与负载消耗 的能量相等
I1为电源电流平均值
输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降 压变压器 2021/3/16
5.1.2 升压斩波电路
（一）工作电路
储存电能
保持输出 电压
2021/3/16
（二）工作原理及动态演示
2021/3/16
（三）数量关系(直接从能量角度分析） ➢V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压 向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为 Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：
EI1ton ➢V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V 断开的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：
(U0-E)I1toff
➢ 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： EI1ton=(U0-E)I1toff
2021/3/16
Uo
tontoffET E
toff
toff
Uo
tontoffET E
i1
IL
uL
L
C
uo R
2021/3/16
（二） 工作原理
➢V通时，电源E经V向 L供电使其贮能，此时 电流为i1。同时，C维 持输出电压恒定并向负 i1 载R供电。
➢V断时，L的能量向负 载释放，电流为i2。负 载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反， 该电路也称作反极性斩 波电路.
2021/3/16
I201 1 ee T t1//E RE R M11 eemE R
2021/3/16
当L无穷大时
I10 I20
R m EIo
上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全 平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、
2021/最3/16小值均等于平均值。
❖平均值分析
ton——V通的时间 toff——V断的时间 导通占空比
当电枢电流断续时：
uo
E
当t=0时刻i1=I10=0，当t=t2
时，i2=0，得：
O io
t
ton
tx
ln1me 1m
i1
i2
I20
O
ton
t1 tx
t2
t
toff
T
c)
tx<t0ff
m
1 e 1 e
2021/3/16
-பைடு நூலகம்------电流断续的条件
5.1.3 升降压斩波电路
(一）原理图：
V
i2 VD
（2）电流断续 ❖瞬态分析
I10=0，且t=ton+tx 时，i2=0代入上
电流断续的条件：
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tx<toff
m
e 1 e 1
❖平均值分析
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典型例题
在降压斩波电路中，E＝110V，L=1MH， R=0.25Ω，Em=11V，T=2500us, ton=1000us, 计算：负载电流平均值Io， 负载 平均电压Uo, 计算负载电流的最大值，最小值。 解题步骤：
V
i2 VD
IL
uL L
C
uo R
※动态演示
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（三）数量关系
V
i2 VD
i1
IL
uL L
C
uo R
稳态时，一个周期T内电感储存的能量等于释放的能量
EtonUotoff
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UottoofnfETt otnonE1 E
UottoofnfETt otnonE1 E
结论： 改变导通比a，输出电压既可以比电源电压高，也可 以比电源电压低。当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。
✓此时电机的反电动势相当于右图中的电源，而此 时的直流电源相当于右图中的负载。由于直流电源 的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 ✓ 通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给
直流电源 ✓ 实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此也有电 2021/3/流16 连续和断续两种工作状态
❖工作原理
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（三）数量关系分析－ 从电路理论角度推导 （1）电流连续
❖瞬态分析
① V为通态期间， 设负载电流为i1，有 ：
设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得
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② V为断态期间，设
负载电流为i2，有：
设此阶段电流初值为I20，
解上式得：
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<1>
<2> 且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2> I10eeT t1// 11E RERMee 11mE R
E1IUoI2
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
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5.2 复合斩波电路
复合斩波电路： 降压斩波电路和升压斩波电路的组合构成
（1）电流可逆斩波电路※ （2）桥式可逆斩波电路
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5.2.1 电流可逆斩波电路
➢ 斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既 可电动运行，又可再生制动,可通过电流可逆斩波 电路来实现.电流可逆斩波电路由降压斩波电路和 升压斩波电路复合而成.
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❖如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由 负载R消耗，即
E1IUoIo
※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是 直流变压器。
➢ 根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：
Io
Uo R
1
E R
➢ 则电源电流的平均值I1为：
I1
Uo E
Io
1
2
E R
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（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）
toff
toff
T/toff——升压比；
升压比的倒数记作 ，即
t off
T
和的关系： 1
因此，U0可表示为
Uo
1
E 1 E
1
❖输段T升以出其/压t上o电向f斩f分>压 负波1析U载，电o中放不输路，电变出认，，电为U但压oV必实高通然际于态会C电期值有源间不所电因可下压电能降，容无，故C穷故的称大实作该，际用电在输使路此出得为阶 电压会略低。
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第五章 直流斩波电路
5.1 基本斩波电路 (1) 降压斩波电路 (2) 升压斩波电路 (3) 升降压斩波电路 5.2 复合斩波电路 (1) 电流可逆斩波电路 (2) 桥式可逆斩波电路
（二） 工作原理 ①电流连续
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②电流断续
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动态演示
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①②根由据 判式 断决m 定U o,Ioee的判计断 算电方11流法是。否连续。 ③根据瞬时分析公式计算电流的最大值，最小值
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（三）数量关系分析－从能量传递角度推导
➢负载电流维持为Io不变
➢电源只在V处于通态时提供能量为:EI0ton
➢在整个周期T中，负载消耗的能量
一为周:期RI中02，T+忽EM略I0损T耗，则电源提供的能量与负载消耗 的能量相等
I1为电源电流平均值
输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降 压变压器 2021/3/16
5.1.2 升压斩波电路
（一）工作电路
储存电能
保持输出 电压
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（二）工作原理及动态演示
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（三）数量关系(直接从能量角度分析） ➢V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压 向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为 Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：
EI1ton ➢V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V 断开的时间为toff，则此期间电感L释放能量为：
(U0-E)I1toff
➢ 稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： EI1ton=(U0-E)I1toff
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Uo
tontoffET E
toff
toff
Uo
tontoffET E
i1
IL
uL
L
C
uo R
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（二） 工作原理
➢V通时，电源E经V向 L供电使其贮能，此时 电流为i1。同时，C维 持输出电压恒定并向负 i1 载R供电。
➢V断时，L的能量向负 载释放，电流为i2。负 载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反， 该电路也称作反极性斩 波电路.
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I201 1 ee T t1//E RE R M11 eemE R
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当L无穷大时
I10 I20
R m EIo
上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全 平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、
2021/最3/16小值均等于平均值。
❖平均值分析
ton——V通的时间 toff——V断的时间 导通占空比
当电枢电流断续时：
uo
E
当t=0时刻i1=I10=0，当t=t2
时，i2=0，得：
O io
t
ton
tx
ln1me 1m
i1
i2
I20
O
ton
t1 tx
t2
t
toff
T
c)
tx<t0ff
m
1 e 1 e
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-பைடு நூலகம்------电流断续的条件
5.1.3 升降压斩波电路
(一）原理图：
V
i2 VD