電力電子技術電子教案第章 直流電壓變換電路ppt課件

1、第七章第七章 直流電壓變換電路直流電壓變換電路 學習目標學習目標 1掌握直流電壓變換電路的基本原理和三種控制掌握直流電壓變換電路的基本原理和三種控制變換方式。變換方式。2了解晶閘管直流電壓變換電路的工作原理及晶了解晶閘管直流電壓變換電路的工作原理及晶閘管換流原理。閘管換流原理。3掌握降壓和升壓直流變換電路的工作原理及庫掌握降壓和升壓直流變換電路的工作原理及庫克克Cuk電路的工作原理。電路的工作原理。 4. 了解復合直流電壓變換電路的組成及應用。了解復合直流電壓變換電路的組成及應用。 第一節(jié)第一節(jié) 直流電壓變換電路的工作原直流電壓變換電路的工作原理及分類理及分類 一、直流電壓變換電路的工作原理一

2、、直流電壓變換電路的工作原理 a) a) 電路原理圖電路原理圖 b) b) 工作波形工作波形 圖圖7-1 7-1 直流電壓變換電路原理圖及工作波形直流電壓變換電路原理圖及工作波形 當開關當開關S S閉合時，負載電壓閉合時，負載電壓uo=Uduo=Ud，并持續(xù)時間，并持續(xù)時間tonton，當開關，當開關S S斷開時，負載上電壓斷開時，負載上電壓uo=0Vuo=0V，并持續(xù)時間，并持續(xù)時間tofftoff。則。則T=ton+toffT=ton+toff為直為直流變換電路的工作周期，電路的輸出電壓波形如圖流變換電路的工作周期，電路的輸出電壓波形如圖7-1b7-1b所示。所示。 若定義占空比為若定義占

3、空比為 ，則可得輸出電壓得平均值為，則可得輸出電壓得平均值為 只要調(diào)節(jié)只要調(diào)節(jié)k，即可調(diào)節(jié)負載的平均電壓。，即可調(diào)節(jié)負載的平均電壓。 直流電壓變換電路主要由以下三種控制方式。直流電壓變換電路主要由以下三種控制方式。 1) 脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PWM) 脈沖寬度調(diào)制也稱定頻調(diào)寬式，保持電路頻率脈沖寬度調(diào)制也稱定頻調(diào)寬式，保持電路頻率f lT不變，即工作周期不變，即工作周期T恒定，只改變開關恒定，只改變開關S的導通時間的導通時間ton。 2) 頻率調(diào)制頻率調(diào)制(PFM) 頻率調(diào)制也稱定寬調(diào)頻式，保持開關頻率調(diào)制也稱定寬調(diào)頻式，保持開關S的導通時間的導通時間ton不變，改變電路周期不變，改變電

4、路周期T ( 即改變電路的頻率即改變電路的頻率)。 3)混合調(diào)制混合調(diào)制 脈沖寬度脈沖寬度(即即ton)與脈沖周期與脈沖周期T同時改變，采取這種調(diào)制方法，輸出直流平同時改變，采取這種調(diào)制方法，輸出直流平均電壓均電壓uo的可調(diào)范圍較寬，但控制電路較復雜。的可調(diào)范圍較寬，但控制電路較復雜。TtkonddondoffononokUUTtUtttU二、直流電壓變換電路的分類二、直流電壓變換電路的分類 直流電壓變換電路按照上述穩(wěn)壓控制方式可分為脈沖直流電壓變換電路按照上述穩(wěn)壓控制方式可分為脈沖寬度調(diào)制寬度調(diào)制(PWM)(PWM)和脈沖頻率調(diào)制和脈沖頻率調(diào)制(PFM)(PFM)直流電壓變換電路；直流電壓變

5、換電路；按變換電路的功能分類有降壓變換電路按變換電路的功能分類有降壓變換電路(Buck)(Buck)、升壓變換、升壓變換電路電路 (Boost) (Boost)、升降壓變換電路、升降壓變換電路(Buck-Boost)(Buck-Boost)、庫克變、庫克變換電路換電路(Cuk)(Cuk)和全橋直流變換電路。和全橋直流變換電路。第二節(jié)第二節(jié) 晶閘管直流電壓變換電路晶閘管直流電壓變換電路 一、晶閘管直流電壓變換電路的工作原理一、晶閘管直流電壓變換電路的工作原理 圖圖7-2a7-2a所示為由晶閘管構(gòu)成的直流電壓變換電路。該電路由一個所示為由晶閘管構(gòu)成的直流電壓變換電路。該電路由一個晶閘管晶閘管V V

6、作為變換電路的開關器件，電容作為變換電路的開關器件，電容C C和電感和電感L L組成振蕩電路，實現(xiàn)組成振蕩電路，實現(xiàn)晶閘管的換流和自行關斷。晶閘管的換流和自行關斷。VDVD為續(xù)流二極管，負載為帶足夠大平波電抗為續(xù)流二極管，負載為帶足夠大平波電抗器器LGLG的直流電動機。的直流電動機。 a) b) a) b) 圖圖7-2 7-2 由晶閘管構(gòu)成的直流變換電路由晶閘管構(gòu)成的直流變換電路 a) a)電路電路 b) b)輸出電流、電壓波形輸出電流、電壓波形 二、晶閘管的換流原理二、晶閘管的換流原理 圖圖7-3 7-3 晶閘管換流原理晶閘管換流原理 a) a)電容正向充電結(jié)束電容正向充電結(jié)束 b) b)電

7、容正向放電電容正向放電及反向充電及反向充電 c) c)電容反向充電結(jié)束電容反向充電結(jié)束 d) d)電容反向放電電容反向放電及正向充電及正向充電第三節(jié)降壓式和升壓式直流電壓變換電路第三節(jié)降壓式和升壓式直流電壓變換電路 一、降壓式直流電壓變換電路一、降壓式直流電壓變換電路降壓式直流電壓變換電路的輸出電壓平均值降壓式直流電壓變換電路的輸出電壓平均值U0低于輸入直流電低于輸入直流電壓壓E，又叫，又叫Buck電路。這種電路主要用于直流可調(diào)電源和直電路。這種電路主要用于直流可調(diào)電源和直流電動機驅(qū)動中。流電動機驅(qū)動中。 a) 電路原理圖電路原理圖 b) 工作波形圖工作波形圖圖圖7-4 降壓式直流電壓變換電路

8、的原理圖及工作波形降壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形 負載電壓的平均值為負載電壓的平均值為 負載電流平均值為負載電流平均值為一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消一個周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負載消耗的能量相等，即耗的能量相等，即那么那么假設電源電流平均值為假設電源電流平均值為I1I1，則有，則有得得 可將降壓式斬波器看作直流降壓變壓器?？蓪⒔祲菏綌夭ㄆ骺醋髦绷鹘祲鹤儔浩鳌?kEETtEtttUonoffonon0REUIMooTIETRItEIoM2oonoREkEIMoooon1kIITtIooo1IUkEIEI二、升壓式直流電壓變換電路二、升壓式直

9、流電壓變換電路 升壓式直流電壓變換電路能使輸出電壓高于輸入電壓，也稱為升壓式直流電壓變換電路能使輸出電壓高于輸入電壓，也稱為Boost電路。常用于直流電動機的再生制動，也用作單相功率因數(shù)校電路。常用于直流電動機的再生制動，也用作單相功率因數(shù)校正電路及其他直流電源中。正電路及其他直流電源中。 1. 升壓式直流電壓變換電路的原理升壓式直流電壓變換電路的原理 升壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形如圖升壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形如圖7-5所示。該電所示。該電路中的路中的V也是全控型器件，也是全控型器件，VD為隔離二極管。為隔離二極管。 a) 升壓式直流電壓變換電路原理圖升壓式直流電壓變

10、換電路原理圖 b) 工作波形工作波形圖圖7-5 升壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形升壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形 當電路處于穩(wěn)態(tài)時，一個周期當電路處于穩(wěn)態(tài)時，一個周期T T 中電感中電感L L積蓄積蓄的能量與釋放的能量相等，即的能量與釋放的能量相等，即 化簡得化簡得 令令= toff/T= toff/T，則，則和占空比和占空比k k有如下關系有如下關系那么那么off1oon1)(tIEUtEIEtTEtttUoffoffoffono1kddo111UkUU如果忽略電路損耗，則由電源提供的能量僅由負載如果忽略電路損耗，則由電源提供的能量僅由負載R R消耗，即消耗，即 可見，升壓式

11、直流斬波器也可看成是直流變壓器?？梢?，升壓式直流斬波器也可看成是直流變壓器。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，可得輸出電流平均值根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，可得輸出電流平均值IoIo為為 可得出電源電流可得出電源電流I1I1為為oo1IUEI RERUI1ooREIEUI2oo112.2.升壓式直流電壓變換電路的典型應用升壓式直流電壓變換電路的典型應用 當升壓式直流電壓變換電路用于直流電動機傳當升壓式直流電壓變換電路用于直流電動機傳動時，通常是在直流電動機再生制動時把電能回動時，通常是在直流電動機再生制動時把電能回饋給直流電源，因此電動機的反電勢成為電路的饋給直流電源，因此電動機的反電勢成為電路的輸入，而直流電源成了電路中的負

12、載。輸入，而直流電源成了電路中的負載。a) a) 電路原理圖電路原理圖 b) b) 電流連續(xù)時的工作波形電流連續(xù)時的工作波形 c) c) 電流斷續(xù)時的工作波形電流斷續(xù)時的工作波形圖圖7-6 7-6 直流電動機回饋能量時的升壓直流電壓變換直流電動機回饋能量時的升壓直流電壓變換電路及其波形電路及其波形 工作原理分析如下：工作原理分析如下： 當當V處于通態(tài)時，其兩端的電壓等于零，流過電感處于通態(tài)時，其兩端的電壓等于零，流過電感L中的中的電流上升，電動機的反電勢電流上升，電動機的反電勢EM使電感使電感L儲能。當儲能。當V處于斷處于斷態(tài)時，電動機的反電勢態(tài)時，電動機的反電勢EM和電感和電感L儲能釋放形成

13、的電壓順儲能釋放形成的電壓順極性疊加，使隔離二極管導通，向直流電源極性疊加，使隔離二極管導通，向直流電源E回饋能量。設回饋能量。設電感電感L為無窮大且電流連續(xù)時，在一個周期中，電樞電流的為無窮大且電流連續(xù)時，在一個周期中，電樞電流的平均值平均值Io為為 該式表明，以電動機一側(cè)為基準看，可將直流電源看該式表明，以電動機一側(cè)為基準看，可將直流電源看作是被降低到了作是被降低到了E。 當電感當電感L不是足夠大，電流可能斷續(xù)，負載為電動機時不是足夠大，電流可能斷續(xù)，負載為電動機時盡量避免這一情況。盡量避免這一情況。REEIMo第四節(jié)第四節(jié) 升降壓式直流電壓變換電路升降壓式直流電壓變換電路 一、升降壓式直

14、流電壓變換電路一、升降壓式直流電壓變換電路 升降壓式直流電壓變換電路是由降壓式和升壓式升降壓式直流電壓變換電路是由降壓式和升壓式兩種基本變換電路混合串連而成，也稱為兩種基本變換電路混合串連而成，也稱為Buck-Boost電路。它主要用于可調(diào)直流電源。電路。它主要用于可調(diào)直流電源。 a) 升降壓式直流電壓變換電路原理圖升降壓式直流電壓變換電路原理圖 b) 工作工作波形波形 該電路的基本工作原理是：當斬波開關該電路的基本工作原理是：當斬波開關V處于通態(tài)時，電處于通態(tài)時，電源經(jīng)向電感供電使其存儲能量，源經(jīng)向電感供電使其存儲能量，VD處于阻斷狀態(tài)，此處于阻斷狀態(tài)，此時電流時電流i1方向如圖方向如圖7-

15、10a所示。當所示。當V關斷時，關斷時，VD導通，電感導通，電感存儲的能量向電容存儲的能量向電容C和和R釋放?？梢娯撦d電壓極性為上負釋放?？梢娯撦d電壓極性為上負下正，與電源電壓極性相反，與前面介紹的降壓直流電壓下正，與電源電壓極性相反，與前面介紹的降壓直流電壓變換電路和升壓直流電壓變換電路的情況正好相反，因此變換電路和升壓直流電壓變換電路的情況正好相反，因此該電路稱為反極性直流電壓變換電路。該電路稱為反極性直流電壓變換電路。穩(wěn)態(tài)時，一個周期穩(wěn)態(tài)時，一個周期T內(nèi)電感內(nèi)電感L兩端電壓兩端電壓uL的平均值為零，即當?shù)钠骄禐榱?，即當處于通態(tài)期間時，處于通態(tài)期間時，uL；而當處于斷態(tài)期間時，；而當處于

16、斷態(tài)期間時，uLuo。于是。于是offoontUEt輸出電壓為輸出電壓為若改變占空比若改變占空比k，則輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比，則輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當電源電壓低。當k1/2時為降壓，當時為降壓，當1/2k時為升壓，時為升壓，因此將該電路稱作升降壓直流電壓變換電路。因此將該電路稱作升降壓直流電壓變換電路。圖圖7-7b中給出了電源電流中給出了電源電流i1和負載電流和負載電流i2的波形，設兩者的平的波形，設兩者的平均值分別為均值分別為I1 和和I2，當電流脈動足夠小時，有，當電流脈動足夠小時，有可得可得 如果如果V、VD為沒有損耗的理想開關，那么為沒有損耗的

17、理想開關，那么其輸出功率與輸入功率相等，可將其看作直流變壓器。其輸出功率與輸入功率相等，可將其看作直流變壓器。 EkkEtTtEttU1ononoffonooffon21ttII11onoff21IkkIttI2o1IUEI 二、庫克二、庫克CukCuk直流電壓變換電路直流電壓變換電路 圖圖7-87-8所示為庫克所示為庫克CukCuk電路的原理圖及其等效電路。電路的原理圖及其等效電路。當當V V處于通態(tài)時，處于通態(tài)時，E EL1L1V V回路和回路和R RL2L2C CV V回路分別流過回路分別流過電流。當電流。當V V處于斷態(tài)時，處于斷態(tài)時，E EL1L1C CVDVD回路和回路和R RL2

18、L2VDVD回路回路分別流過電流。輸出電壓極性與電源電壓極性相反分別流過電流。輸出電壓極性與電源電壓極性相反 a) a) 庫克直流電壓變換電路的原理圖庫克直流電壓變換電路的原理圖 b) b) 等效電路等效電路 該電路的等效電路如圖該電路的等效電路如圖7-8b7-8b所示，相當于開關所示，相當于開關S S在在A A、B B兩點之間交替切換。在該電路中，穩(wěn)態(tài)時電容兩點之間交替切換。在該電路中，穩(wěn)態(tài)時電容C C的電流在一的電流在一周期內(nèi)的平均值為零。在圖周期內(nèi)的平均值為零。在圖7-8b7-8b的等效電路中，開關的等效電路中，開關S S合向合向B B點的時間即點的時間即V V處于通態(tài)的時間為處于通態(tài)的

19、時間為tonton，則電容電流和時間的，則電容電流和時間的乘積為乘積為I2 tonI2 ton。開關。開關S S合向合向A A點的時間為點的時間為V V處于斷態(tài)的時間為處于斷態(tài)的時間為tofftoff，則電容電流和時間的乘積為，則電容電流和時間的乘積為I1 toffI1 toff。由此可得。由此可得 從而可得從而可得 輸出電壓輸出電壓U0U0與電源電壓與電源電壓E E的關系為的關系為 這一輸入輸出關系與升降式直流電壓變換電路時的情況這一輸入輸出關系與升降式直流電壓變換電路時的情況相同。相同。off1on2tItIkkttTttII1onononoff12EkkEtTtEttU1ononoffo

20、no第五節(jié)第五節(jié) 復合直流電壓變換電路復合直流電壓變換電路 一、電流可逆直流電壓變換電路一、電流可逆直流電壓變換電路 當直流電壓變換電路用于拖動直流電動機時，常要使當直流電壓變換電路用于拖動直流電動機時，常要使電動機既可電動運行，又能再生制動，將能量回饋電電動機既可電動運行，又能再生制動，將能量回饋電源。從電動狀態(tài)到再生制動的切換可通過改變電路聯(lián)源。從電動狀態(tài)到再生制動的切換可通過改變電路聯(lián)結(jié)方式來實現(xiàn)，但在要求快速響應時，就需通過對電結(jié)方式來實現(xiàn)，但在要求快速響應時，就需通過對電路本身的控制來實現(xiàn)。路本身的控制來實現(xiàn)。 a) a) 電流可逆直流電壓變換電路電流可逆直流電壓變換電路 b) b)

21、 工作波形工作波形 圖圖7-9 7-9 電流可逆直流電壓變換電路及其波形電流可逆直流電壓變換電路及其波形 在該電路中，在該電路中，1和和1構(gòu)成降壓直流電構(gòu)成降壓直流電壓變換電路，由電源向直流電動機供電，電動壓變換電路，由電源向直流電動機供電，電動機為電動運行，工作于第象限；機為電動運行，工作于第象限；2和和2構(gòu)成升壓直流電壓變換電路，把直流電動機的構(gòu)成升壓直流電壓變換電路，把直流電動機的動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機再生制動能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電動機再生制動運行，工作于第象限。需要注意的是，若動運行，工作于第象限。需要注意的是，若1和和2同時導通，將導致電源短路，進而會同時導通，將導

22、致電源短路，進而會損壞電路中的開關器件或電源，因此必須防止損壞電路中的開關器件或電源，因此必須防止出現(xiàn)這種情況。出現(xiàn)這種情況。二、橋式可逆直流電壓變換電路二、橋式可逆直流電壓變換電路 在電動機進行正，反轉(zhuǎn)以及可電動又可制動的場合，在電動機進行正，反轉(zhuǎn)以及可電動又可制動的場合，可采用橋式可逆直流電壓變換電路，如圖可采用橋式可逆直流電壓變換電路，如圖7-107-10所示。所示。圖圖7-10 7-10 橋式可逆直流電壓變換電路橋式可逆直流電壓變換電路橋式可逆直流電壓變換電路工作原理分析橋式可逆直流電壓變換電路工作原理分析 當使當使4保持通態(tài)時，該直流電壓變換電路就等效為圖保持通態(tài)時，該直流電壓變換電

23、路就等效為圖7-9a所示的電流可逆直流電壓變換電路，向電動機提供正所示的電流可逆直流電壓變換電路，向電動機提供正電壓，可使電動機工作于第，象限，即正轉(zhuǎn)電動和正電壓，可使電動機工作于第，象限，即正轉(zhuǎn)電動和正轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)。此時，需防止轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)。此時，需防止3導通造成電源短路。導通造成電源短路。 當使當使2保持為通態(tài)時，于是保持為通態(tài)時，于是V3，VD3和和V4，VD4等效等效為又一組電流可逆直流電壓變換電路，向電動機提供負電為又一組電流可逆直流電壓變換電路，向電動機提供負電壓，可使電動機工作于第，象限。其中壓，可使電動機工作于第，象限。其中V3和和VD3構(gòu)成構(gòu)成降壓直流電壓變換電路，向電動

24、機供電使其工作于第象降壓直流電壓變換電路，向電動機供電使其工作于第象限即反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，而限即反轉(zhuǎn)電動狀態(tài)，而V4和和VD4構(gòu)成升壓直流電壓變換電構(gòu)成升壓直流電壓變換電路，可使電動機工作于第象限即反轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)。路，可使電動機工作于第象限即反轉(zhuǎn)再生制動狀態(tài)。三、直流伺服電動機驅(qū)動電路三、直流伺服電動機驅(qū)動電路 用全橋開關式直流電壓變換電路驅(qū)動直流伺服電動機，用全橋開關式直流電壓變換電路驅(qū)動直流伺服電動機，電路原理如圖電路原理如圖7-117-11所示。在圖中所示的全橋變換電路中，所示。在圖中所示的全橋變換電路中，其輸入是幅度不變的直流電壓其輸入是幅度不變的直流電壓UdUd，輸出是幅度和極性均可，

25、輸出是幅度和極性均可控制的直流電壓控制的直流電壓uouo。 圖圖7-11 7-11 全橋直流直流電壓變換電路全橋直流直流電壓變換電路1 1雙極性電壓開關雙極性電壓開關PWMPWM法法 在雙極性電壓開關在雙極性電壓開關PWMPWM法中，開關元件橋臂分為法中，開關元件橋臂分為V1V1、V4V4和和V3V3、V2V2兩組，這兩組開關中總有一組是導通的。由控制電兩組，這兩組開關中總有一組是導通的。由控制電壓壓ucuc與三角波電壓與三角波電壓utriutri比較產(chǎn)生開關信號。當比較產(chǎn)生開關信號。當ucucutriutri時，時，V1V1和和V4V4導通，而導通，而V3V3和和V2V2關斷；當關斷；當ut

26、riutriucuc時，時，V1V1和和V4V4關斷，關斷，而而V3V3和和V2V2的基極即使加有正向驅(qū)動電壓，卻不一定能立即的基極即使加有正向驅(qū)動電壓，卻不一定能立即導通，如圖導通，如圖7-12e7-12e所示，當電動機負載較重，負載電流平均所示，當電動機負載較重，負載電流平均值較大時，將有值較大時，將有VD2VD2、VD3VD3續(xù)流，維持原有的電流方向，續(xù)流，維持原有的電流方向，V3V3和和V2V2的集射極之間分別與的集射極之間分別與VD3VD3、VD2VD2并聯(lián)而關斷。當電動機并聯(lián)而關斷。當電動機輕載時，平均電流較小，在續(xù)流階段，電流很快衰減到零。輕載時，平均電流較小，在續(xù)流階段，電流很

27、快衰減到零。在這一階段在這一階段( (如圖如圖7-12a7-12a所示的所示的t1t1區(qū)間，即區(qū)間，即utriutriucuc的區(qū)間的區(qū)間) )，V3V3、V2V2集射極之間反壓消失，集射極之間反壓消失，V3V3和和V2V2才能導通。才能導通。雙極性電壓開關雙極性電壓開關PWMPWM法波形法波形 圖圖7-12 7-12 雙極性電壓開關波形雙極性電壓開關波形雙極性電壓開關雙極性電壓開關PWMPWM法原理分析法原理分析 輸出電壓輸出電壓UOUO 式中，式中，m=Ud/Utrim=m=Ud/Utrim=常數(shù)。該式表明，在這種開關模式下的變常數(shù)。該式表明，在這種開關模式下的變換電路與單開關的直流電壓變

28、換電路是類似的，輸出電壓換電路與單開關的直流電壓變換電路是類似的，輸出電壓平均值輸入控制信號平均值輸入控制信號ucuc線性變化。線性變化。 由圖由圖7-12d7-12d中輸出電壓中輸出電壓uOuOuO=uAN-uBNuO=uAN-uBN的波形可以看出，的波形可以看出，輸出電壓是在輸出電壓是在+ Ud+ Ud和和-Ud-Ud之間跳動，占空比之間跳動，占空比k1k1受受ucuc的大小和的大小和極性控制其值在極性控制其值在0 0到到1 1范圍風變化。輸出電壓范圍風變化。輸出電壓UoUo則可在則可在-Ud-Ud到到+Ud+Ud之間連續(xù)變化。在一個周期內(nèi)電樞兩端的電壓之間連續(xù)變化。在一個周期內(nèi)電樞兩端的

29、電壓UoUo正負相正負相間，所以稱為雙極性間，所以稱為雙極性PWMPWM電路。當平均值為正時電動機為正電路。當平均值為正時電動機為正轉(zhuǎn)，反之電動機反轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)，反之電動機反轉(zhuǎn)。cctrimdOmuuUUU 2 2單極性電壓開關單極性電壓開關PWMPWM法法 電路的基本工作原理分析如下：電路的基本工作原理分析如下： V1 V1和和V2V2的驅(qū)動脈沖的驅(qū)動脈沖Ub1=-Ub2Ub1=-Ub2，與雙極性時相同。，與雙極性時相同。V3V3和和V4V4的驅(qū)動信號與雙極性時不同。如果電動機正轉(zhuǎn)，的驅(qū)動信號與雙極性時不同。如果電動機正轉(zhuǎn)，Ub3Ub3恒為負，恒為負，Ub4Ub4恒為正，使恒為正，使V3V3截止，

30、截止，V4V4常通。希望電動機反轉(zhuǎn)時，常通。希望電動機反轉(zhuǎn)時，Ub3Ub3恒為正，恒為正，Ub4Ub4恒為負，使恒為負，使V3V3常通，常通，V4V4截止。換句話說，截止。換句話說，V3V3截截止，止，V4V4飽和導通，而飽和導通，而V1V1、V2V2工作在交替開關狀態(tài)，控制電工作在交替開關狀態(tài)，控制電動機正轉(zhuǎn)；若動機正轉(zhuǎn)；若V4V4截止，截止，V3V3飽和導通，飽和導通，VlVl、V2V2工作在交替開工作在交替開關狀態(tài)，控制電動機反轉(zhuǎn)。很顯然，在電動機正轉(zhuǎn)時，電關狀態(tài)，控制電動機反轉(zhuǎn)。很顯然，在電動機正轉(zhuǎn)時，電樞兩端電壓樞兩端電壓UAB=UdUAB=Ud或或UAB=0UAB=0，如圖，如圖7

31、-20c7-20c所示。在電動機反所示。在電動機反轉(zhuǎn)時，電樞兩端電壓轉(zhuǎn)時，電樞兩端電壓UAB=-UdUAB=-Ud或或UAB=0UAB=0。其特點是：在正轉(zhuǎn)。其特點是：在正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時，只可能分別存在一個極性的電壓，故稱為單極或反轉(zhuǎn)時，只可能分別存在一個極性的電壓，故稱為單極式變換器。式變換器。單極性電壓開關單極性電壓開關PWMPWM法波形法波形 圖圖7-13 7-13 單極性電壓開關波形單極性電壓開關波形 第六節(jié)第六節(jié) 直流電壓變換電路的應用實例直流電壓變換電路的應用實例 一、具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路一、具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路 如圖如圖7-14 7-14 所示，為具有復合制動功能

32、的斬波調(diào)速系統(tǒng)的主電所示，為具有復合制動功能的斬波調(diào)速系統(tǒng)的主電路。能實現(xiàn)牽引、再生電阻復合制動功能，可用于城市無路。能實現(xiàn)牽引、再生電阻復合制動功能，可用于城市無軌電車。軌電車。 圖圖7-14 GTO7-14 GTO斬波調(diào)速系統(tǒng)主電路斬波調(diào)速系統(tǒng)主電路 具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路工作原理分析具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路工作原理分析 牽引工況時，接觸器牽引工況時，接觸器KMlKMl、KM2KM2、KM3KM3、KM4-lKM4-l、KM4-2KM4-2閉閉合，形成牽引回路，合，形成牽引回路，GTOGTO導通時其電流回路為：電源導通時其電流回路為：電源Ud+KM3KM4-lKM4-2LGT

33、OUd+KM3KM4-lKM4-2LGTO電源電源Ud-Ud-，電源，電源UdUd向電向電動機供電。動機供電。GTOGTO關斷時電流回路為：電動機關斷時電流回路為：電動機MKM4-MKM4-2LHLVDlKM3KM4-1M2LHLVDlKM3KM4-1M。這樣在電動機兩端可得。這樣在電動機兩端可得到一個脈動電壓，其平均值到一個脈動電壓，其平均值UmUm與電源電壓與電源電壓UdUd的關系為的關系為 Um=kUd Um=kUd 由此可知，改變斬波器占空比由此可知，改變斬波器占空比k k就可調(diào)節(jié)就可調(diào)節(jié)UmUm值，從而達到值，從而達到調(diào)速的目的。調(diào)速的目的。 具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路工作原理分

34、析具有復合制動功能的斬波調(diào)速電路工作原理分析 電制動分為再生制動和能耗制動，主要根據(jù)電源電壓和電制動分為再生制動和能耗制動，主要根據(jù)電源電壓和負載情況而定。負載情況而定。 再生制動時，再生制動時，GTOGTO導通時的電流通路為電動機導通時的電流通路為電動機A A端端KM5-2LHLGTOVD2KM5-1KM5-2LHLGTOVD2KM5-1電動機電動機B B端，這一過端，這一過程是電流上升的建能階段。程是電流上升的建能階段。GTOGTO關斷時的電流通路為電動機關斷時的電流通路為電動機A A端端KM5-2LVDlKM5-2LVDl電源電源KM6-1KM6-1電動機電動機B B端，這一階端，這一階

35、段將能量回饋給電源實現(xiàn)能量再生。段將能量回饋給電源實現(xiàn)能量再生。 能耗制動時，當能耗制動時，當GTOGTO導通時，電流通路與再生時第一階段導通時，電流通路與再生時第一階段一樣。在關斷一樣。在關斷GTOGTO的同時觸發(fā)晶閘管的同時觸發(fā)晶閘管VTlVTl，電流通路為電動，電流通路為電動機機A A端端KM6-2LHLRzVT1VD2KM6-1KM6-2LHLRzVT1VD2KM6-1電動機電動機B B端，端，這一階段將能量消耗在電阻這一階段將能量消耗在電阻RzRz上。上。 二、高頻感應加熱電源二、高頻感應加熱電源 如圖如圖7-157-15所示為高頻感應加熱電源的主電路。由功率二極所示為高頻感應加熱電源的主電路。由功率二極管管VDlVDlVD6VD6組成的三相不可控整流輸出電壓，經(jīng)斬波器組成的三相不可控整流輸出電壓，經(jīng)斬波器VoVo調(diào)壓后為調(diào)壓后為V1V1V4V4組成的逆變器提供大小可調(diào)的直流電壓。組成的逆變器提供大小可調(diào)的直流電壓。 圖圖7-15 7-15 高