直流斬波器工作原理

1、直流斬波器工作原理直流斬波器(D.C. Chopper)乂稱為截波器，它是將電壓值固定的直流電，轉換為電壓值可變的直流電源裝置，是一種直流對直流的轉換器(DC to DCConverter)已被被廣泛使用，如直流電機之速度控制、交換式電源供應器 (Switching-Power-Supply) 等。二.基本原理直流斬波器乃利用功率組件對固定電壓之電源做適當之切割以達成負載端電壓 改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為 降壓式(Buck )直流斬 波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為 升壓式(Boost)直流斬波器; 如圖1(a)所示為直流斬波器基本電路圖，圖1(b)所示為負

2、載電壓波形，可看出 當直流斬波器導通(Ton)時，負載端之電壓Vo等丁電源電壓Vs,當直流斬波器 截止(Toff)時，負載端之電壓Vo為0,如此適當?shù)目刂浦绷鲾夭ㄆ骺墒怪绷麟?源斷續(xù)的出現(xiàn)在負載測，只要控制直流斬波器的導通時間，即DCchopper104-fVO圖i.i直流斬波器基本原理可改變負載的平均電壓。由圖1.1(b)可看出輸出電壓之峰值等丁電源電壓Vs,而輸出電壓之平均值 Vo隨Ton之時間而變。而最常見之改變方式為1. 周期T固定，導通時間Ton改變，稱脈波寬度調變(Pulse-width Modulation PWM)。2. 導通時間Ton固定,周期T改變，稱頻率調變(Freque

3、ncy Modulation FM)3. 周期T及導通時間Ton同時改變，即波寬調變及頻率調變混合使用。在實際應用中，因直流斬波器常需在負載端接上濾波電感及濾波電容，若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數(shù)采用脈波寬度調變。直流斬波器依負載電壓及負載電流極性來區(qū)分可分為下列三種：1. 單象限直流斬波器。2. 兩象限直流斬波器。3. 四象限直流斬波器。如圖1.2(a)所示為單象限直流斬波器示意圖，其負載電壓及負載電流皆為正；如圖1.2(b)所示負載電壓為正，負載電流有正有負稱兩象限直流斬波器；若負載電壓有正有負，負載電流亦有正有負，稱四象限直流斬波器如圖1.2(c)所示。本系統(tǒng)可依接線方式改變

4、，達成上述三種直流斬波器。圖1.2三種基本直流斬波器三.模塊說明A. 直流電源供應器及設定單元請參考本公司電力電子實習手冊。B. 直流PWM產生器EM5202-2C主要功能在產生PWM控制信號，所需之工作電源為 土 15V。1. 命令電壓由I/P端輸入，為010V（單象限），或-10V+10V（ 四象 限控制）。2. 三角波產生器：由頻率選擇開關可以選擇 1KHZ、10KHZ、15KHZ ,而波型選擇開關可選擇三角波之大小，單象限控制時命令電壓為 010V ,故選 擇大小為0-10V 之三角波，在四象限控制時命令電壓為-10V+10V ，故選擇大小為-10V+10V之三角波。3. 反向器：將輸

5、入命令電壓反向，在單象限控制時沒有作用。4. 比較器：將命令電壓與三角波信號相比較，便可得到輸出脈波寬度隨命令電壓改變之PWM信號，單象限控制時PWM信號輸出只接S1 ,四象限控 制時PWM信號有兩個S1及S3。5. 在四象限控制時當命令電壓為正時，S1信號責任周期大于50% , S3 信號責任周期小于50% ,兩組信號互補但兩者問有相位差，反之當命令電壓為 負時，S1信號責任周期小于50% , S3信號責任周期大于50%。有流FWM注4器 DC PWM GENERATOR EM5202-2C圖3直流PWM產生器說明圖C. 四組IGBT驅動器EM5202-2D主要功能在將輸入控制信號放大以驅動

6、IGBT 01. 所需之控制電源為110VAC。2. 控制信號為TTL位準由S1及S3輸入，經反相及延遲控制S1產生T1 及T2控制信號，S3產生T3及T4控制信號，上下臂問之 DEAD-TIME 約為 3us，在單象限控制時只有T1 IGBT觸發(fā)導通，此時應將信號選擇開關應切到 T1 ONLY。3. 四組控制信號送入電流限制器，當直流側（DC BUS）電流過大，IDC輸出 變大，電流限制器動作LED亮，此時控制信號無法通過，IGBT暫時關閉，待 輸出電流下降后，IGBT 乂正常動作。4. 為使控制信號及高壓之電源電路完全隔離，將控制信號先經光耦合電路隔離再送入驅動器，便可以達成。5. 隔離后之控制信號，經放大后驅動IGBT 06. 本系統(tǒng)提供一個霍爾電流傳感器以方便使用者量測，輸出為 0.4V/A ,表 示當 電流為1A時傳感器輸出電壓為0.4V。7. 負載輸出有三個端子，單象限控制只有T1動作，故輸出端為L+及O/P1 , 四象限控制時輸出端為 O/P1及O/P2。2Q/5Amax. /IGBT30 OV DCmax.111111 mill DRIVE CONTROLLER 山T1 ONLYT1INIHRI OCKDEAD-TIMECONTROLTMrT3ISO. l 1iso.，A AoOV