第五章 交流調(diào)壓電路及斬波電路

1、交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路1第五章交流調(diào)壓電路與斬波電路第五章交流調(diào)壓電路與斬波電路 交流交流-交流變流電路：交流變流電路：把一種形式的交流變成另一種形式把一種形式的交流變成另一種形式 交流的電路。交流的電路。第一節(jié)第一節(jié) 單相交流調(diào)壓電路單相交流調(diào)壓電路 交流調(diào)壓電路的目的：交流調(diào)壓電路的目的：調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。調(diào)節(jié)輸出電壓有效值。 用途：用途： 燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制燈光控制（如調(diào)光臺(tái)燈和舞臺(tái)燈光控制)。 異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。異步電動(dòng)機(jī)軟起動(dòng)。 異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。異步電動(dòng)機(jī)調(diào)速。 供用電系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。供用電系統(tǒng)對(duì)無(wú)功功率的連續(xù)調(diào)節(jié)。 在高壓小電流或低壓大電流

2、直流電源中，用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。在高壓小電流或低壓大電流直流電源中，用于調(diào)節(jié)變壓器一次電壓。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路2變頻電路改變頻率的電路 交交變頻 直接 交直交變頻 間接交流電力控制電路只改變電壓,電流或控制電路的通斷,而不改變頻率的電路。交流調(diào)壓電路 相位控制在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶閘管開通相位在每半個(gè)周波內(nèi)通過(guò)對(duì)晶閘管開通相位的控制，的控制，調(diào)節(jié)輸出電壓有效值調(diào)節(jié)輸出電壓有效值的電路。的電路。交流調(diào)功電路 通斷控制以交流電的周期為單位控制晶閘管的以交流電的周期為單位控制晶閘管的通斷，改變通態(tài)周期數(shù)和斷態(tài)周期數(shù)的通斷，改變通態(tài)周期數(shù)和斷態(tài)周期數(shù)的比，調(diào)節(jié)輸出功率平均值的電路

3、。比，調(diào)節(jié)輸出功率平均值的電路。 基本方式：基本方式：交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路3一、電阻性負(fù)載一、電阻性負(fù)載 1. 1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)把把兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)兩個(gè)晶閘管反并聯(lián)后串聯(lián)在交流后串聯(lián)在交流電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可以電路中，通過(guò)對(duì)晶閘管的控制就可以控制交流輸出。控制交流輸出。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路41)1)u u1 10 0時(shí)：時(shí)：VT1VT1受正壓，當(dāng)受正壓，當(dāng)tt時(shí)，觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)VT1VT1使其導(dǎo)通，使其導(dǎo)通，則負(fù)載上得到缺則負(fù)載上得到缺角的正弦半波電壓。角的正弦半波電壓。2. 2. 工作原理工作原理Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwt2)2)

4、u u1 1過(guò)零時(shí)：過(guò)零時(shí)：VT1VT1中電流下降為零而關(guān)斷。中電流下降為零而關(guān)斷。3)3)u u1 10 0時(shí)：時(shí)：VT2VT2受正壓，當(dāng)受正壓，當(dāng)tt時(shí)，觸發(fā)時(shí)，觸發(fā)VT2VT2使其導(dǎo)通，使其導(dǎo)通，則負(fù)載上又得到缺則負(fù)載上又得到缺角的正弦負(fù)半波電壓。角的正弦負(fù)半波電壓。結(jié)論：改變結(jié)論：改變角的大小即可改變輸出電壓有效值的大小。角的大小即可改變輸出電壓有效值的大小。 交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路53. 3. 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系Ou1uoiouVTwtOwtOwtOwtww2sin21dsin21121oUttUU負(fù)載電流有效值負(fù)載電流有效值Io RUIoo晶閘管電流有效值晶閘管電流有效

5、值IT )22sin1 (21sin221121wwRUtdRtUIT功率因數(shù)功率因數(shù)cos2sin21cos1oo1ooUUIUIUSP 負(fù)載電壓有效值負(fù)載電壓有效值U Uo o 與單相橋式整流與單相橋式整流電路電壓有效值電路電壓有效值的區(qū)別？的區(qū)別？交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路6由上分析可知由上分析可知: : 輸出電壓與輸出電壓與 的關(guān)系的關(guān)系: : 移相范圍為移相范圍為00a a。a a =0=0時(shí)，輸出電壓為最大。時(shí)，輸出電壓為最大。 U Uo o= =U U1 1, , 隨隨a a的增大，的增大，U Uo o降低，降低，a a =時(shí)，時(shí)，U Uo o =0 =0。coscos

6、與與 的關(guān)系的關(guān)系: :a a =0 =0時(shí)，功率因數(shù)時(shí)，功率因數(shù)coscos =1=1，a a 增大，增大，輸入電流滯后于電壓且畸變，輸入電流滯后于電壓且畸變， coscos降低。降低。2sin21cos1oo1ooUUIUIUSP當(dāng)當(dāng)a a0 0時(shí)功率因數(shù)小于時(shí)功率因數(shù)小于1 1。 物理意義：電壓利用率小于等于物理意義：電壓利用率小于等于1 1交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路7二、阻感性負(fù)載二、阻感性負(fù)載 1. 1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)VT1R-LR-L負(fù)載是交流調(diào)壓器最一般化的負(fù)載是交流調(diào)壓器最一般化的負(fù)載。負(fù)載。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路82. 2. 工作原理工作原理VT1

7、 VT1VT1導(dǎo)通時(shí)的管壓降對(duì)導(dǎo)通時(shí)的管壓降對(duì)VT2VT2來(lái)說(shuō)是一個(gè)反壓，來(lái)說(shuō)是一個(gè)反壓， 因此因此VT2VT2的導(dǎo)通只能等待的導(dǎo)通只能等待VT1VT1自然關(guān)斷之后才能觸發(fā)導(dǎo)通。自然關(guān)斷之后才能觸發(fā)導(dǎo)通。 導(dǎo)通角導(dǎo)通角：VT1VT1一旦觸發(fā)導(dǎo)通一旦觸發(fā)導(dǎo)通, , 其導(dǎo)通時(shí)間顯然與控制角其導(dǎo)通時(shí)間顯然與控制角a,L,Ra,L,R的大小的大小阻抗角有關(guān)。阻抗角有關(guān)。 VT1VT1的導(dǎo)通角必然影響的導(dǎo)通角必然影響VT2VT2的導(dǎo)通角，兩者之間是否有沖突？的導(dǎo)通角，兩者之間是否有沖突？ 為了解答上述問(wèn)題，需要仔細(xì)分析為了解答上述問(wèn)題，需要仔細(xì)分析VT1VT1的導(dǎo)通角的導(dǎo)通角與與L,RL,R之間的關(guān)系之

8、間的關(guān)系幾點(diǎn)說(shuō)明：幾點(diǎn)說(shuō)明：交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路9VT1 當(dāng)前當(dāng)前VT1VT1假設(shè)導(dǎo)通，則有假設(shè)導(dǎo)通，則有 0011sin2RidtdiLtUuw)sin()sin(2tanwwtoetZUi解微分方程則有解微分方程則有 RLLRZtwwwarctan)(2122式中式中 導(dǎo)通角導(dǎo)通角阻抗角阻抗角交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路10因?yàn)橐驗(yàn)閠t時(shí)，時(shí)，i io o0 0。將此條件代入式。將此條件代入式可求得導(dǎo)通角可求得導(dǎo)通角與控制角與控制角、負(fù)載阻抗角、負(fù)載阻抗角之間的定量關(guān)系表達(dá)式為之間的定量關(guān)系表達(dá)式為 tan)sin()sin(e)sin()sin(2tanwwtoe

9、tZUia a與與、的的定量關(guān)系定量關(guān)系交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路11針對(duì)交流調(diào)壓器，其導(dǎo)通角針對(duì)交流調(diào)壓器，其導(dǎo)通角180180，根據(jù)上式可繪出，根據(jù)上式可繪出f f（，）曲線，曲線，以以為參變量，可將上式中為參變量，可將上式中 和和 的關(guān)系用一簇曲線來(lái)表示。的關(guān)系用一簇曲線來(lái)表示。單相交流調(diào)壓電路以單相交流調(diào)壓電路以為參變量時(shí)為參變量時(shí)與與的關(guān)系的關(guān)系 tan)sin()sin(e當(dāng)當(dāng)a a時(shí)時(shí)sin(sin(a a+ +-) )0 a a+ +- =當(dāng)當(dāng)a a = =時(shí)，時(shí)，sinsin= 0 = 0 = =當(dāng)當(dāng)a a時(shí)，時(shí)， sin(sin(a a+ +-) )0( (a-a

10、-)+)+（0，）交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路12 下面分別就下面分別就、三種情況來(lái)討論調(diào)壓電路的工作情況。三種情況來(lái)討論調(diào)壓電路的工作情況。 1) 1) 因?yàn)橐驗(yàn)闀r(shí)，時(shí)， 導(dǎo)通角導(dǎo)通角, , 正負(fù)半波電流斷續(xù)。正負(fù)半波電流斷續(xù)。越大，越大， 越小，波形斷續(xù)愈嚴(yán)重。越小，波形斷續(xù)愈嚴(yán)重。 2) 2) 當(dāng)當(dāng)時(shí)，時(shí)， 導(dǎo)通角導(dǎo)通角。此時(shí)，每個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通此時(shí)，每個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通180180，相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管輪流被短接，相當(dāng)于兩個(gè)晶閘管輪流被短接， 負(fù)載電流處于連續(xù)狀態(tài)，負(fù)載電流處于連續(xù)狀態(tài)，輸出完整的正弦波。輸出完整的正弦波。 此時(shí)：此時(shí)：VT1VT1和和VT2VT2相當(dāng)于開關(guān)，電路無(wú)交

11、流調(diào)壓作用相當(dāng)于開關(guān)，電路無(wú)交流調(diào)壓作用交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路133) 3) 當(dāng)當(dāng)時(shí)，導(dǎo)通角時(shí)，導(dǎo)通角。電源接通后，在電源的正半周，若先觸發(fā)電源接通后，在電源的正半周，若先觸發(fā)VT1VT1，若采用窄脈沖觸發(fā)若采用窄脈沖觸發(fā): :若觸發(fā)脈沖的寬度小于若觸發(fā)脈沖的寬度小于a+-(a+)=a+-(a+)=-時(shí)，時(shí)，當(dāng)當(dāng)VT1VT1的電流下降為零關(guān)斷時(shí)，的電流下降為零關(guān)斷時(shí)，VT2VT2的門極脈沖已經(jīng)消失，的門極脈沖已經(jīng)消失，VT2VT2無(wú)法導(dǎo)通。無(wú)法導(dǎo)通。到了下個(gè)周期，到了下個(gè)周期，VT1VT1又被觸發(fā)導(dǎo)通重復(fù)上一周期的工作，又被觸發(fā)導(dǎo)通重復(fù)上一周期的工作， 結(jié)果形成單向半波整流現(xiàn)象，

12、回路中出現(xiàn)結(jié)果形成單向半波整流現(xiàn)象，回路中出現(xiàn)很大的直流電流分量，很大的直流電流分量，無(wú)法維持電路的正常工作。無(wú)法維持電路的正常工作。 0uwt0ug1wt0ug2wt0iowt失控失控VT1交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路14解決上述失控現(xiàn)象的辦法是：采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)，解決上述失控現(xiàn)象的辦法是：采用寬脈沖或脈沖列觸發(fā)， 以保證以保證VT1VT1電流下降到零時(shí)，電流下降到零時(shí)，VT2VT2管的觸發(fā)脈沖信號(hào)還未消失，管的觸發(fā)脈沖信號(hào)還未消失，VT2VT2可在可在VT1VT1電流為零關(guān)斷后接著導(dǎo)通。電流為零關(guān)斷后接著導(dǎo)通。 但但VT2VT2的初始觸發(fā)控制角的初始觸發(fā)控制角2 2 = =-

13、，即，即VT2VT2的導(dǎo)通角的導(dǎo)通角180180。從第二周開始，由于從第二周開始，由于VT2VT2的關(guān)斷時(shí)刻向后移，因此的關(guān)斷時(shí)刻向后移，因此VT1VT1的導(dǎo)通角逐漸減小，的導(dǎo)通角逐漸減小，VT2VT2的導(dǎo)通角逐漸增大，直到兩個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角的導(dǎo)通角逐漸增大，直到兩個(gè)晶閘管的導(dǎo)通角180180時(shí)達(dá)到平衡。時(shí)達(dá)到平衡。據(jù)上分析，當(dāng)據(jù)上分析，當(dāng)并采用寬脈沖觸發(fā)時(shí)，負(fù)載電壓、并采用寬脈沖觸發(fā)時(shí)，負(fù)載電壓、 電流總是完整的正電流總是完整的正弦波，改變控制角弦波，改變控制角，負(fù)載電壓、電流的有效值不變，電路失去交流調(diào)壓作，負(fù)載電壓、電流的有效值不變，電路失去交流調(diào)壓作用。在感性負(fù)載時(shí)，要實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓的目

14、的，用。在感性負(fù)載時(shí)，要實(shí)現(xiàn)交流調(diào)壓的目的，起動(dòng)時(shí)必須起動(dòng)時(shí)必須所以所以的移相范圍為的移相范圍為180180。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路15例例1 1 晶閘管反并聯(lián)組成的單相交流調(diào)壓器，電源電壓有效值晶閘管反并聯(lián)組成的單相交流調(diào)壓器，電源電壓有效值U Uo o2300 V2300 V。 （1 1） 電阻負(fù)載時(shí)，阻值在電阻負(fù)載時(shí)，阻值在 2.3 之間變化，預(yù)期最大的輸出功之間變化，預(yù)期最大的輸出功率為率為2300kW2300kW，計(jì)算晶閘管所承受的電壓的最大值以及輸出最大功率時(shí)晶閘，計(jì)算晶閘管所承受的電壓的最大值以及輸出最大功率時(shí)晶閘管電流的平均值和有效值。管電流

15、的平均值和有效值。 （2 2） 如果負(fù)載為感性負(fù)載，如果負(fù)載為感性負(fù)載，R R2.3 2.3 ，LL2.3 2.3 ，求控制角范圍，求控制角范圍和最大輸出電流的有效值。和最大輸出電流的有效值。 提示：提示： （1 1） 什么時(shí)候可能輸出最大功率？預(yù)估一下兩個(gè)阻值最大輸出功率？什么時(shí)候可能輸出最大功率？預(yù)估一下兩個(gè)阻值最大輸出功率？ （2 2） 控制角的理論范圍？控制角的理論范圍？ 交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路16 解解 （1） 當(dāng)R2.3 時(shí)，如果觸發(fā)角0，負(fù)載電流的有效值為 ARUIoo10003 . 22300此時(shí)，最大輸出功率 ，滿足要求。 流過(guò)晶閘管電流的有效值IV為 kWRI

16、Poo23003 . 2100022AIIoV500210002交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路17輸出最大功率時(shí)，由于0，180，負(fù)載電流連續(xù)，所以負(fù)載電流的瞬時(shí)值為 tUioowsin22此時(shí)晶閘管電流的平均值為 ARUttdRUIoodt4503 . 21415. 32300414. 12)(sin2210ww交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路18 R1.15 時(shí)，由于電阻減小，如果調(diào)壓電路向負(fù)載送出原先規(guī)定的最大功率保持不變，則此時(shí)負(fù)載電流的有效值計(jì)算如下： kWRIPoo23002由 得 AIo1414因?yàn)镮o大于R2.3 時(shí)的電流，所以0。 晶閘管電流的有效值為 AIIoV7

17、07214142交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路19 加在晶閘管上正、反向最大電壓為電源電壓的最大值， 即。 V325323002交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路20（2） 電感性負(fù)載的功率因數(shù)角為 43 . 23 . 2arctanarctanwRL最小控制角為 4min故控制角的范圍為 /4。 最大電流發(fā)生在 min=/4處，負(fù)載電流為正弦波，其有效值為 ALRUIoo7073 . 23 . 22300)(2222w交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路21第三節(jié)第三節(jié) 斬波電路斬波電路 交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路22直流變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)直流變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)交流調(diào)壓與斬波電路交

18、流調(diào)壓與斬波電路23 EUOET=Ton+Toff0onTUEET占空比（導(dǎo)通比）占空比（導(dǎo)通比）交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路24可通過(guò)控制占空比控制輸出電壓?？赏ㄟ^(guò)控制占空比控制輸出電壓。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路25脈沖寬度調(diào)制脈沖寬度調(diào)制(PWM)(PWM)維持維持T T不變，改變不變，改變t tonon在這種方式中，輸出電壓波在這種方式中，輸出電壓波形的周期不變，僅改變脈沖形的周期不變，僅改變脈沖寬度。寬度。有利于濾波器的設(shè)計(jì)ton1Tutton2Tut交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路26脈沖頻率調(diào)制脈沖頻率調(diào)制(PFM)(PFM) 維持維持ton不變，改變不變，

19、改變T。改變。改變T就改變了輸出電壓周期或就改變了輸出電壓周期或頻率。頻率。tonT1uttonT2ut2211DTtTtDonon交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路27混合調(diào)制混合調(diào)制脈沖周期脈沖周期T與寬度與寬度ton均改變均改變。廣義的脈沖寬度調(diào)制廣義的脈沖寬度調(diào)制技術(shù)包含上述三種控技術(shù)包含上述三種控制方式制方式ton1TSutton2TS2ut交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路28交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路29一、降壓斬波電路一、降壓斬波電路（Buck ChopperBuck Chopper） 1. 1. 電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu) 使用一個(gè)使用一個(gè)全控型器件全控型器件V V，圖中

20、為，圖中為IGBTIGBT， 若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔若采用晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。助電路。 設(shè)置了設(shè)置了續(xù)流二極管續(xù)流二極管VDVD，在，在V V關(guān)斷時(shí)給負(fù)關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道。載中電感電流提供通道。 主要用于電子電路的供電電源，也可主要用于電子電路的供電電源，也可拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等。拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等。后兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)后兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)反電動(dòng)勢(shì)。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路302. 2. 工作原理工作原理 t=0t=0時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)V V導(dǎo)通導(dǎo)通： t=t1t=t1時(shí)，控制時(shí)，控制V V關(guān)斷

21、關(guān)斷：電源電源E E向負(fù)載供電，向負(fù)載供電，uo=Euo=E，負(fù)載電流負(fù)載電流ioio按指數(shù)曲線上升。按指數(shù)曲線上升。二極管二極管VDVD續(xù)流，續(xù)流，uo=uo=0 0，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感通常串接較大電感L L使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小。狀態(tài)狀態(tài)1 1（電流連續(xù)）：（電流連續(xù)）：電流連續(xù)時(shí)的波形電流連續(xù)時(shí)的波形交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路31若若L L值較小，值較小，ioio按指數(shù)曲線下降到按指數(shù)曲線下降到txtx時(shí)，時(shí)，衰減到零。衰減到零。 t t1 1t t t t2 2期間：，期間：，u uo o0 0； t t2

22、 2 t t T T期間：，期間：，u uo o=E=EM M；無(wú)論哪種工作狀態(tài)，無(wú)論哪種工作狀態(tài)，u u和和i i都只有正的方向，都只有正的方向，只能在第一象限工作，且只能在第一象限工作，且u u0 0 E,E,故稱為降壓斬波電路。故稱為降壓斬波電路。狀態(tài)狀態(tài)2 2（電流斷續(xù)）：（電流斷續(xù)）：電流斷續(xù)時(shí)的波形電流斷續(xù)時(shí)的波形直流斬波電路我們最關(guān)心什么？直流斬波電路我們最關(guān)心什么？輸出電壓與什么有關(guān)？怎樣調(diào)節(jié)？輸出電壓與什么有關(guān)？怎樣調(diào)節(jié)？交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路32 電流連續(xù)時(shí)電流連續(xù)時(shí) 負(fù)載電壓的平均值為負(fù)載電壓的平均值為 負(fù)載電流平均值為負(fù)載電流平均值為 EETtEtttUo

23、noffonono式中，式中，ton為為V處于通態(tài)的時(shí)間，處于通態(tài)的時(shí)間，toff為為V處于斷態(tài)的時(shí)間，處于斷態(tài)的時(shí)間，T為開關(guān)周期，為開關(guān)周期， 為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū取閷?dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū取?REUImoo3. 3. 數(shù)量關(guān)系數(shù)量關(guān)系降壓斬波器等效為把電源電壓從降壓斬波器等效為把電源電壓從E降為降為aE后向負(fù)載供電。后向負(fù)載供電。 交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路33電流斷續(xù)時(shí)電流斷續(xù)時(shí)電流斷續(xù)時(shí)的波形電流斷續(xù)時(shí)的波形)(1)0(111001111MxTttMttttEttTEtTdtEdtEdtTUxxREUIETttEEUMMxM0010即：即：電流斷續(xù)時(shí)，負(fù)

24、載電壓電流斷續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓uo平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。情況。 電流斷續(xù)時(shí)電流斷續(xù)時(shí)U0與占空比和與占空比和EM有關(guān)。有關(guān)。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路34電流連續(xù)時(shí)：設(shè)電流連續(xù)時(shí)：設(shè)I10和和I20分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值，得出分別是負(fù)載電流瞬時(shí)值的最小值和最大值，得出REmeeREREeeImTt1111/101REmeeREREeeImTt1111/201上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)近似，可得上面兩式用泰勒級(jí)數(shù)近似，可得 oMIREUREmII02010當(dāng)平波電抗器當(dāng)平波電抗器L，此時(shí)負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值

25、。，此時(shí)負(fù)載電流最大值、最小值均等于平均值。 式中，式中， ， ， ， ，/TEEmm/TTtt11/RL /對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析：對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析： 基于基于分時(shí)段線性電路分時(shí)段線性電路這一思想，按這一思想，按V處于處于通態(tài)通態(tài)和處于和處于斷態(tài)斷態(tài)兩個(gè)過(guò)程來(lái)分析，兩個(gè)過(guò)程來(lái)分析， 初始條件分初始條件分電流連續(xù)電流連續(xù)和和斷續(xù)斷續(xù)。電流連續(xù)時(shí)的波形電流連續(xù)時(shí)的波形交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路35電流斷續(xù)時(shí)：有電流斷續(xù)時(shí)：有I10=0，且，且t=ton+tx時(shí)，時(shí)，i2=0，可以得出，可以得出i2的持續(xù)時(shí)間的持續(xù)時(shí)間tx 為：memtx)1 (1ln電流斷續(xù)時(shí)，電流斷續(xù)時(shí)，tx1

26、，輸出電壓高于電源電壓，故為升壓升壓斬波電路。off/tT1EEU111o升壓比；升壓比的倒數(shù)記作 ，即。 TtoffoffoontIEUtEI11)( 和和a a的關(guān)系：的關(guān)系：因此，上式可表示為因此，上式可表示為交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路46電壓升高得原因：電壓升高得原因：電感電感L儲(chǔ)能使儲(chǔ)能使電壓泵升電壓泵升的作用的作用電容電容C C可將輸出電壓可將輸出電壓保持保持住住交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路47如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量?jī)H由負(fù)載R消耗，即 ： 。 與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路可看作直流變壓器。oo1IUEI 輸出電流的平均值Io為：RERUI1o

27、o 電源電流的平均值Io為：REIEUI2oo11交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路48例例: 在如圖所示的升壓斬波電路中，已知在如圖所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和值和C值極值極大，大，R=20 ，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)，采用脈寬調(diào)制控制方式，當(dāng)T=40 s，ton=25 s時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值時(shí)，計(jì)算輸出電壓平均值Uo，輸出電流平均值，輸出電流平均值Io)( 3 ffVEtTUo輸出電流平均值為：輸出電流平均值為：)(667. 6203 .133oARUIo 解：輸出電壓平均值為：解：輸出電壓平均值為： 交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路494

28、. 4. 升壓斬波電路典型應(yīng)用升壓斬波電路典型應(yīng)用用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用作單相功率因數(shù)校正（PFC）電路用于其他交直流電源中交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路50幾點(diǎn)說(shuō)明：幾點(diǎn)說(shuō)明：再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源。再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源。電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)。狀態(tài)。直流電源的電壓基本是恒定的，不必直流電源的電壓基本是恒定的，不必并聯(lián)電容器。并聯(lián)電容器。ttTEiOOa)a)i1i2I10I20I10tontofftOTOEtb)uoioi1i2t1t2txtontoffI20uo 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形 a） 電流連

29、續(xù)時(shí) b） 電流斷續(xù)時(shí)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路51數(shù)量關(guān)系v當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i1，得下式：M11ddERitiLv當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為i2，得下式：EERitiLM22ddv當(dāng)電流連續(xù)時(shí)，考慮到初始條件，近似L無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值Io，即REEREmIoMv該式表明，以電動(dòng)機(jī)一側(cè)為基準(zhǔn)看，升壓斬波器等效于把電源E降低為 。E交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路52v如圖，當(dāng)電樞電流斷續(xù)時(shí)：當(dāng)t=0時(shí)刻i1=I10=0，令式中I10=0即可求出I20，進(jìn)而可寫出 i2的表達(dá)式。另外，當(dāng)t=t2時(shí)，i2=0，可求得

30、i2持續(xù)的時(shí)間tx，即 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形mmett11lnonxeem11-電流斷續(xù)的條件txt0fftOTOEtc)uoioi1i2t1t2txtontoffI20交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路53三、復(fù)合斬波電路三、復(fù)合斬波電路（Boost ChopperBoost Chopper） 復(fù)合斬波電路復(fù)合斬波電路：降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成。降壓斬波電路和升壓斬波電路組合構(gòu)成。( (一一) )電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路v斬波電路用于拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，常要使電動(dòng)機(jī)既可電動(dòng)運(yùn)行，斬波電路用于拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，常要使電動(dòng)機(jī)既可電動(dòng)運(yùn)行，又可再生制動(dòng)。又

31、可再生制動(dòng)。降壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第降壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第1 1象限。象限。升壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第升壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第2 2象限。象限。v電流可逆斬波電路電流可逆斬波電路：降壓斬波電路降壓斬波電路與與升壓斬波電路組合升壓斬波電路組合。此電路。此電路電動(dòng)機(jī)的電樞電流可電動(dòng)機(jī)的電樞電流可正正可可負(fù)負(fù)，但電壓只能是一種極性，故其可工，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第作于第1 1象限和第象限和第2 2象限。象限。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路541.1.電路結(jié)構(gòu)電路結(jié)構(gòu)vV V1 1和和VDVD1 1構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第1 1象限。象限。vV V2 2和和VDVD2 2構(gòu)成升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)構(gòu)成升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2 2象限。象限。v必須必須防止防止V V1 1和和V V2 2同時(shí)導(dǎo)通同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致的而導(dǎo)致的電源短路。電源短路。v降壓斬波電路降壓斬波電路與與升壓斬波電路升壓斬波電路組合組合。交流調(diào)壓與斬波電路交流調(diào)壓與斬波電路55t