機車電力電子技術(shù) 課件 3.3 多象限斬波電路

（1）斬波電路功能（2）斬波電路工作原理（3）斬波電路的控制方式斬波器輸入端控制端DCDC知識回顧T1.斬波電路基礎(chǔ)知識2.降壓斬波電路（1）電路結(jié)構(gòu)

（2）工作過程分析

（3）輸出電壓

（4）輸出電流

REM知識回顧3.升壓斬波電路（4）負載電流平均值（3）負載電壓平均值（1）電路結(jié)構(gòu)

（2）工作過程分析

新課導入汽車工作情況調(diào)壓調(diào)速向前加速，向前減速向后加速，向后減速正傳加速，正傳減速電機工況反轉(zhuǎn)加速，反轉(zhuǎn)減速電動機n、T相同發(fā)電機n、T相反

問題提出：在汽車電源與電機之間，需要一個設(shè)備，既能控制輸出電壓，又能控制電機工作情況的設(shè)備——多象限斬波器。3.3多象限斬波電路1.二象限直流斬波器結(jié)構(gòu)、原理2.四象限直流斬波器結(jié)構(gòu)、原理重點難點

以直流斬波電路的輸出電流io為橫坐標，輸出電壓uo為縱坐標，基本斬波電路均稱之為第一象限斬波器。直流斬波電路工作象限示意圖二象限直流斬波器,四象限斬波器?？刂贫?.3多象限斬波電路1.橋臂式二象限直流斬波器（1）電路結(jié)構(gòu)（3）工作過程分析①第一象限VT1開通時，電流路徑（供電）

Ud+→VT1→A→L→M→Ud

－VT1關(guān)斷時，電流路徑（續(xù)流）A→L→M→VD2→A電機電動運行時，封鎖VT2，控制VT1占空比α，VT1和VD2構(gòu)成降壓斬波器，工作在第一象限?？梢哉{(diào)節(jié)輸出電壓，從而控制電機轉(zhuǎn)速。3.3多象限斬波電路（2）功能第一象限，P>0，電動機運行，正轉(zhuǎn)加速第二象限，p<0，發(fā)電機運行，正轉(zhuǎn)減速②第二象限VT2開通時，電流路徑：M+→L→A→VT2→M﹣（L充電）VT2關(guān)斷時，電流路徑：輸入端輸出端M（E）+→L→VD1→Ud+→

Ud－

→M（E）－（升壓）

（3）工作過程分析P<0正傳減速，發(fā)電機運行，制動工況.1.橋臂式二象限直流斬波器電機發(fā)電運行時，封鎖VT1，控制VT2占空比，將E看為輸入端，VT2與續(xù)流二極管VD1構(gòu)成升壓斬波器，工作在第二象限。能將電機的功率傳給電源（電池充電），3.3多象限斬波電路2.二象限斬波器實際應(yīng)用3.3多象限斬波電路應(yīng)用實例：一種混合動力汽車的變壓系統(tǒng)。發(fā)電機整流器降壓斬波器電池充電①電池充電過程②電池放電過程直流母線直流母線電動機逆變器升壓斬波器電池放電直流母線直流母線3.3多象限斬波電路二象限斬波器正向控制反向控制四象限斬波器正、反向控制問題：怎樣控制開關(guān)，斬波器工作在四個象限？2.四象限直流斬波器3.3多象限斬波電路設(shè)計思路總結(jié)1.二象限斬波器結(jié)構(gòu)、控制；2.四象限斬波器的結(jié)構(gòu)、控制。①第一象限電機電動運行時，封鎖VT2，控制VT1占空比α。②第二象限電機制動運行時，封鎖VT1，控制VT2占空比VT4置于通態(tài)，VT3置于斷態(tài)；①封鎖VT2，控制VT1占空比α，工作在第一象限；②封鎖VT1，控制VT2占空比α，工作在第二象限；VT2置于通態(tài)，VT1置于斷態(tài)；

③封鎖VT4，控制VT3占空比α，工作在第三象限；④封鎖VT3，控制VT4占空比α，工作在第四象限；3.3多象限斬波電路（正轉(zhuǎn)）（反轉(zhuǎn)）L+VT1VD1VT2VD2MA_Ud+_uoiouLE3.3多象限斬波電路小結(jié)二象限斬波電路L+VT1VD1VT2VD2MA_Ud+_uoiouLE3.3多象限斬波電路小結(jié)二象限斬波電路工作在兩個象限，第一象限，降壓斬波器，正轉(zhuǎn)加速，第二象限，升壓斬波器，正轉(zhuǎn)減速?？刂普伎毡?，控制轉(zhuǎn)速。實際的電機，既需要正轉(zhuǎn)，又需要反轉(zhuǎn)，這時的電路應(yīng)該怎樣設(shè)計？再見！習題講解1．所示的降壓斬波電路中，已知Ud=200V，R=10Ω，L值極大，EM=30V，T=50μs，ton=20μs，計算輸出電壓平均值U0，輸出電流平均值I0。

解:（1）占空比α：

（2）L值極大，電流連續(xù)，電壓平均值：（3）輸出電流平均值：?EM電動機反電動勢阻礙電流，同時發(fā)生能量轉(zhuǎn)化。REM

2．所示的升壓斬波電路中，已知E=50V，L值和C值極大，R=20Ω，采用脈寬調(diào)制控制方式，當T=40μs，ton=20μs時，計算輸出電壓平均值U0，輸出電流平均值I0。

解:（1）占空比α：

（2）L、C值極大，電流連續(xù)，電壓平均值：（3）輸出電流平均值：習題講解2.四象限直流斬波器（1）電路結(jié)構(gòu)（2）功能：能夠控制電機正傳加速、減速反轉(zhuǎn)加速、減速。（3）工作過程分析VT4置于通態(tài)，VT3置于斷態(tài)；①封鎖VT2，控制VT1通斷，輸出電壓為正，電流為正時的降壓斬波器，工作在第一象限；汽車前進方向啟動、加速，電機為電動機工況。

封鎖VT2，控制VT1通:封鎖VT2，控制VT1斷:P>0正傳加速，電動機運行.3.3多象限斬波電路2.四象限直流斬波器（1）電路結(jié)構(gòu)（2）功能：能夠控制電機正傳加速、減速反轉(zhuǎn)加速、減速。（3）工作過程分析VT4置于通態(tài)，VT3置于斷態(tài)；②封鎖VT1，控制VT2通斷，輸出電壓為正，電流為負時的升壓斬波器，工作在第二象限；汽車制動前行，電機為發(fā)電機工況。封鎖VT1，控制VT2通，封鎖VT1，控制VT2斷P<0正傳減速，發(fā)電機工況.3.3多象限斬波電路2.四象限直流斬波器（3）工作過程分析VT2置于通態(tài)，VT1置于斷態(tài)；封鎖VT4，控制VT3通:+－③封鎖VT4，控制VT3通斷，輸出電壓為負，電流為負時的降壓斬波器，工作在第三象限；汽車向后啟動、加速，電機為電動機工況。封鎖VT4，控制VT3斷:P>0反傳加速，電動機運行.3.3多象限斬波電路2.四象限直流斬波器（2）工作過程分析VT2置于通態(tài)，VT1置于斷態(tài)；封鎖VT3，控制VT4通:+－

④封鎖VT3，控制VT4通斷，輸出電壓為負，電流為正時的升壓斬波器，工