直流電壓變換電路

1、第七章直流電壓變換電路目的要求1. 掌握直流電壓變換電路的基本原理和三種控制變換方式。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(kù)克（Cuk）電路的工作原理。4.了解復(fù)合直流電壓變換電路的組成及應(yīng)用。主要內(nèi)容及重點(diǎn)難點(diǎn)1. 直流電壓變換電路的基本原理2. 直流電壓變換電路的三種控制變換方式3. 晶閘管直流電壓變換電路的工作原理4. 晶閘管換流原理5. 降壓及升壓直流變換電路的工作原理6. 庫(kù)克（Cuk）電路的工作原理7. 復(fù)合直流電壓變換電路的組成以及應(yīng)用第一節(jié)直流電壓變換電路的工作原理及分類直流電壓變換電路也稱為直流斬波器，它是將直流電壓

2、變換為另一固定電壓或大小可調(diào)的直流電壓的電路。具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于可控直流開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓電源、直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速控制和焊接電源等。一、直流電壓變換電路的工作原理1. 電路構(gòu)成：如圖7-1所示為直流電壓變換電路原理圖及工作波形圖，R為負(fù)載；S為控制開(kāi)關(guān)，是電路中的關(guān)鍵功率器件，它可用普通型晶閘管、可關(guān)斷晶閘管GTO或者其它自關(guān)斷器件來(lái)實(shí)現(xiàn)。2. 電路輸出波形：a）b）圖7-1直流電壓變換電路原理圖及工作波形a）電路原理圖b）工作波形3. 工作原理分析：當(dāng)開(kāi)關(guān)S閉合時(shí)，負(fù)載電壓Uo=Ud，并持續(xù)時(shí)間ton，當(dāng)開(kāi)關(guān)S斷開(kāi)時(shí)，負(fù)載上電壓Uo=0V,并持續(xù)時(shí)間toff。則T=to

3、n+toff為直流變換電路的工作周期，電路的輸出電壓波形如圖7-1b所示。若定義占空比為k如，則由波形圖上可得輸出電壓得平均值為T(mén)Uo5Ud如UdkUd（7-1）tontoffT只要調(diào)節(jié)k,即可調(diào)節(jié)負(fù)載的平均電壓。二、直流電壓變換電路的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（PWM）:脈沖寬度調(diào)制也稱定頻調(diào)寬式，保持電路頻率f=I/T不變,即工作周期T恒定，只改變開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間ton。2）頻率調(diào)制（PFM）:頻率調(diào)制也稱定寬調(diào)頻式，保持開(kāi)關(guān)S的導(dǎo)通時(shí)間ton不變，改變電路周期T（即改變電路的頻率）。3）混合調(diào)制：脈沖寬度（即ton）與脈沖周期T同時(shí)改變，采取這種

4、調(diào)制方法，輸出直流平均電壓Uo的可調(diào)范圍較寬，但控制電路較復(fù)雜。注：在直流變換電路中，比較常用的還是脈沖寬度調(diào)制（原因略）。三、直流電壓變換電路的分類1. 按照穩(wěn)壓控制方式：脈沖寬度調(diào)制（PWM）和脈沖頻率調(diào)制（PFM）直流電壓變換電路；2. 按變換電路的功能分類：降壓變換電路（Buck）、升壓變換電路（Boost）、升降壓變換電路（Buck-Boost）、庫(kù)克變換電路（Cuk）和全橋直流變換電路。第二節(jié)晶閘管直流電壓變換電路早期的直流電壓變換電路大多是由晶閘管組成的。因?yàn)樵谥绷麟妷弘娫辞闆r下，晶閘管本身無(wú)自關(guān)斷能力，必須采取強(qiáng)迫換流，但這使電路變得比較復(fù)雜。一、晶閘管直流電壓變換電路的工作原

5、理1.電路構(gòu)成：如圖7-2a示為由晶閘管構(gòu)成的直流電壓變換電路。晶閘管V作為開(kāi)關(guān)器件，電容C和電感L組成振蕩電路，實(shí)現(xiàn)晶閘管的換流和自行關(guān)斷。VD為續(xù)流二極管，負(fù)載為帶足夠大平波電抗器Lg的直流電動(dòng)機(jī)。a）b）圖7-2由晶閘管構(gòu)成的直流變換電路a）電路b）輸出電流、電壓波形2 .波形：3 工作原理分析： 當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，Ud向負(fù)載電機(jī)輸送能量，電路的輸出電壓u=Ud，續(xù)流二極管反向偏置，負(fù)載電流i由于平波電抗器Lg的作用，在Lg足夠大的情況下，其波形如圖7-2b所示，即電流的變化滯后電壓的變化。 當(dāng)V阻斷時(shí)，原儲(chǔ)存在Lg中的能量經(jīng)VD對(duì)負(fù)載續(xù)流，電路輸出電壓u=0,負(fù)載電流i逐漸減少，但由于Lg足

6、夠大，因此在V阻斷時(shí)電流仍然連續(xù)。第二個(gè)周期則重復(fù)前述過(guò)程。此時(shí)，電動(dòng)機(jī)工作于正向電動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)，表現(xiàn)出負(fù)載電壓與負(fù)載電流方向相同且都為正值。二、晶閘管的換流原理由于晶閘管是在直流電源下工作的，因而晶閘管的關(guān)斷是實(shí)現(xiàn)本電路工作原理的關(guān)鍵。1晶閘管的關(guān)斷由圖7-3中的L、C組成的串聯(lián)振蕩電路實(shí)現(xiàn)。當(dāng)V未加觸發(fā)脈沖處于阻斷時(shí)，電源Ud通過(guò)L、Lg和直流電動(dòng)機(jī)對(duì)電容C充電。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，電容中的電流ic=0，兩端的電壓極性為左正右負(fù)。同時(shí)，負(fù)載經(jīng)續(xù)流二極管VD續(xù)流，負(fù)載電流i=Id,如圖7-3a所示。圖7-3晶閘管換流原理a）電容正向充電結(jié)束b）電容正向放電及反向充電c）電容反向充電結(jié)束d）電容反向放

7、電及正向充電2給V加上觸發(fā)脈沖，V因承受正向電壓而導(dǎo)通，VD反向偏置。此時(shí)iv=ic+lD。如圖7-3b所示，當(dāng)電容放電到最大值時(shí)，uc=0,放電結(jié)束，此后電感上釋放能量對(duì)電容進(jìn)行反向充電，電流icf。當(dāng)充電結(jié)束時(shí)，iC=0,兩端的電壓極性變成左負(fù)右正，如圖7-3c所示。由于負(fù)載電流基本保持不變，因此晶閘管V繼續(xù)導(dǎo)通。3此后電容又通過(guò)L、V反向放電，此時(shí)iV=ID-iC,如圖7-3d所示。icf，負(fù)載電流基本保持不變，當(dāng)放電到最大值時(shí)，ic=Id，iV=0，此時(shí)晶閘管關(guān)斷。此時(shí)uc=0，放電結(jié)束。電源Ud又通過(guò)L、Lg和直流電動(dòng)機(jī)對(duì)電容c充電，充電電流J，ic=0時(shí)，充電結(jié)束，電容兩端的電壓極

8、性為左正右負(fù)，如圖7-3a所示，開(kāi)始下一周期的晶閘管的導(dǎo)通和關(guān)斷。第三節(jié)降壓式和升壓式直流電壓變換電路、降壓式直流電壓變換電路（Buck電路）Buck電路主要用于直流可調(diào)電源和直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)中。如圖7-4示為Buck電路原理圖及工作波形圖a)b)圖7-4降壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形a）電路原理圖b）工作波形圖1電路應(yīng)用：直流電壓變換電路的典型用途是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載，兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電勢(shì)，如圖7-4a中的Em所示。圖7-4a電路中，V為全控器件,負(fù)載為串有大電感L的直流電動(dòng)機(jī)M，續(xù)流二極管VD是為在V關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中的電感電流提供通道。2工作原理分析：1）V導(dǎo)

9、通t負(fù)載電流ioVD反向截至；V關(guān)斷tVD續(xù)流tioJ（周期后重復(fù)上一周期過(guò)程）即:當(dāng)V導(dǎo)通時(shí)，E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓Uo=E,由于大電感L的儲(chǔ)能作用，負(fù)載電流io按指數(shù)曲線上升，此時(shí)續(xù)流二極管VD反向不導(dǎo)通；當(dāng)V關(guān)斷時(shí)，大電感L的儲(chǔ)能使負(fù)載電流io經(jīng)VD續(xù)流，負(fù)載電壓u0近似為零，負(fù)載電流i0呈指數(shù)曲線下降。為了使負(fù)載電流連續(xù)且脈動(dòng)小，通常串接L值較大的電感。至一個(gè)周期T結(jié)束，再驅(qū)動(dòng)V導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過(guò)程。當(dāng)電路工作穩(wěn)態(tài)時(shí)，負(fù)載電流在一個(gè)周期的初值和終值相等，如圖7-4b所示。負(fù)載電壓的平均值為U。如E如EkE（7-2）ton切T式中，ton為V處于通態(tài)的時(shí)間；toff為V處于斷態(tài)的時(shí)間

10、；T=ton+toff為開(kāi)關(guān)周期；k為導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū?。由此式可知，U0最大為E,若減少k,則U0隨之減小。因此將該電路稱為降壓式直流電壓變換電路。負(fù)載電流平均值為|。UoEm（7-3）R注若L值較小，則在V關(guān)斷后至再次導(dǎo)通前，可能會(huì)出現(xiàn)負(fù)載電流衰減到零，即負(fù)載電流斷續(xù)的情況。一般不希望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。2）從能量傳遞關(guān)系進(jìn)行分析：若假設(shè)L為無(wú)窮大，則可認(rèn)為Io維持為不變，電源只在V處于通態(tài)時(shí)提供能量，為Eoton。從負(fù)載看，在整個(gè)周期T中負(fù)載一直在消耗能量，消耗的能量為（Rlo2T+EMIoT）。一個(gè)周期中，忽略電路中的損耗，則電源提供的能量與負(fù)載消耗的能量相等，即Eloto

11、nRlo2TEmIoT(7-4)kEEmoR(7-5)假設(shè)電源電流平均值為li,則有l(wèi)1ton|oklo(7-6)其TElikEloUolo值小于等于負(fù)載電流lo，由上式得(7-7)即輸出功率等于輸入功率，可將降壓式斬波器看作直流降壓變壓器。二、升壓式直流電壓變換電路（Boost電路）Boost電路常用于直流電動(dòng)機(jī)的再生制動(dòng)，也用作單相功率因數(shù)校正電路及其他直流電源中。1.Boost電路的工作原理IIIInroa）b）圖7-5升壓式直流電壓變換電路的原理圖及工作波形a）升壓式直流電壓變換電路原理圖b）工作波形V通態(tài)tVD反向阻斷t11恒定（uo為恒值）;V斷態(tài)t電壓極性變反tVD正向?qū)僭O(shè)電

12、路中L、C值很大，當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，VD處于反向阻斷狀態(tài)，E向L充電，電流11基本恒定，同時(shí)C向R供電，因C值很大，輸出電壓Uo基本為恒值，設(shè)通態(tài)的時(shí)間為ton,電感L上積蓄的能量為Eliton。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，L積蓄的能量釋放，電壓極性變反，E和L的電壓使VD正向?qū)āＴO(shè)V斷態(tài)的時(shí)間為toff,電感L釋放的能量為（Uo-E）litoff。當(dāng)電路處于穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T中電感L積蓄的能量與釋放的能量相等，即El1ton(UoE)l1toff(7-8)化簡(jiǎn)得UotontofftoffLetoff(7-9)上式中T/toff>1，輸出電壓Uo高于輸入的電源電壓E,故稱該電路為升壓直流電壓變換電路

13、。注：T7toff表示升壓比，調(diào)節(jié)其大小，即可改變輸出電壓Uo的大小。若將升壓比的倒數(shù)記為卩，即卩=toff/T,則卩和降壓式直流電壓變換電路中的導(dǎo)通占空比k有如下關(guān)系k111因此，式（7-9）可表示為UoEE1k(7-10)(7-11)Boost電路能使輸出電壓高于輸入電壓的原因：L儲(chǔ)能以后具有使電壓泵升的作用,電容C可將輸出電壓保持住。如果忽略電路損耗，則由電源提供的能量?jī)H由負(fù)載R消耗，即（7-12）升壓式直流電壓變換電路也可看成是直流EliUoIo該式表明，與降壓式直流電壓變換電路一樣，變壓器。根據(jù)電路結(jié)構(gòu)，可得輸出電流平均值|o為|Uo0R1ER(7-13)由式（7-12）即可得出電源

14、電流l1為|U。11e1o1E2R(7-14)2升壓式直流電壓變換電路的典型應(yīng)用當(dāng)升壓式直流電壓變換電路用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)，通常是在直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源，因此電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)成為電路的輸入，而直流電源成了電路中的負(fù)載。此時(shí)的電路及工作波形如圖7-6所示。由于實(shí)際電路中電感L值不可能為無(wú)窮大，因此該電路和降壓直流電壓變換電路一樣，也有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)，分別為圖7-6b和圖7-6c所示。a）b）c）圖7-6直流電動(dòng)機(jī)回饋能量時(shí)的升壓直流電壓變換電路及其波形a）電路原理圖b）電流連續(xù)時(shí)的工作波形c）電流斷續(xù)時(shí)的工作波形現(xiàn)對(duì)電路工作原理分析如下：V通態(tài)tI/tV

15、D反向阻斷；V斷態(tài)tVD正向?qū)ó?dāng)V處于通態(tài)時(shí)，其兩端的電壓等于零，流過(guò)電感L中的電流上升，電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)Em使電感L儲(chǔ)能。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的反電勢(shì)Em和電感L儲(chǔ)能釋放形成的電壓順極性疊加，使隔離二極管導(dǎo)通，向直流電源E回饋能量。設(shè)電感L為無(wú)窮大且電流連續(xù)時(shí)，在一個(gè)周期中，電樞電流的平均值lo為(7-15)EmER該式表明，以電動(dòng)機(jī)一側(cè)為基準(zhǔn)看，可將直流電源看作是被降低到了卩E。當(dāng)電感L不是足夠大，電流可能斷續(xù)，負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)盡量避免這一情況。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也稱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,為Buck-B

16、oost電路，它主要用于可調(diào)直流電源。a)b)圖7-7升降壓式直流電壓變換電路及其工作波形a)升降壓式直流電壓變換電路原理圖b)工作波形電路工作原理：V通態(tài)tVD阻斷;V關(guān)斷tVD導(dǎo)通t電壓極性上負(fù)下正當(dāng)斬波開(kāi)關(guān)V處于通態(tài)時(shí)，電源經(jīng)V向電感L供電使其存儲(chǔ)能量，VD處于阻斷狀態(tài)，此時(shí)電流ii方向如圖7-10a所示。當(dāng)V關(guān)斷時(shí)，VD導(dǎo)通，電感L存儲(chǔ)的能量向電容C和R釋放?？梢?jiàn)負(fù)載電壓極性為上負(fù)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，因此該電路稱為反極性直流電壓變換電路。穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期T內(nèi)電感L兩端電壓Ul的平均值為零，即當(dāng)V處于通態(tài)期間時(shí)，

17、UL=E;而當(dāng)V處于斷態(tài)期間時(shí)，Ul=uo。于是EtonUotoff(7-16)所以輸出電壓為ttkUo虹E直EE(7-17)toffTton1k若改變占空比k,則輸出電壓既可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng)0<k<1/2時(shí)為降壓，當(dāng)1/2<k<0時(shí)為升壓，因此將該電路稱作升降壓直流電壓變換電路。圖7-7b中給出了電源電流i1和負(fù)載電流i2的波形，設(shè)兩者的平均值分別為I1和2當(dāng)電流脈動(dòng)足夠小時(shí)，有l(wèi)lI2ontoff(7-18)(7-19)(7-20)由上式可得toff1k12I111tonk如果V、VD為沒(méi)有損耗的理想開(kāi)關(guān)，則EI1Uol2其輸出功率與輸入功率相

18、等，可將其看作直流變壓器。二、庫(kù)克（Cuk）直流電壓變換電路電路工作原理：當(dāng)V處于通態(tài)時(shí)，ELiV回路和R匕一C-V回路分別流過(guò)電流。當(dāng)V處于斷態(tài)時(shí)，ELiC-VD回路和RL2VD回路分別流過(guò)電流。輸出電壓的極性與電源電壓極性相反。圖7-8庫(kù)克直流電壓變換電路的原理圖及其等效電路a）庫(kù)克直流電壓變換電路的原理圖b）等效電路該電路的等效電路如圖7-8b所示，相當(dāng)于開(kāi)關(guān)S在A、B兩點(diǎn)之間交替切換。在該電路中，穩(wěn)態(tài)時(shí)電容C的電流在一周期內(nèi)的平均值為零。在圖7-8b的等效電路中，開(kāi)關(guān)S合向(7-21)B點(diǎn)的時(shí)間即V處于通態(tài)的時(shí)間為ton，則電容電流和時(shí)間的乘積為l2ton。開(kāi)關(guān)S合向A點(diǎn)的時(shí)間為V處于

19、斷態(tài)的時(shí)間為toff，則電容電流和時(shí)間的乘積為I1toff。由此可得I2tonI1toff從而可得tofftonon(7-22)當(dāng)電容C很大使電容電壓uc的脈動(dòng)足夠小時(shí),輸出電壓U0與輸入電壓E的關(guān)系可用以F方法求出。當(dāng)開(kāi)關(guān)S合向B點(diǎn)時(shí)，B點(diǎn)電壓ub=0,A點(diǎn)電壓ua=uc；相反，當(dāng)S合到A點(diǎn)時(shí)，ub=uc,ua=0。因此，B點(diǎn)電壓ub的平均值為Ub也Uc（Uc為電容電壓uc的平均T值），又因電感L1的電壓平均值為零，所以EUbtoffTUc另一方面,A點(diǎn)的電壓平均值為UATUc，且L2的電壓平均值為零，按圖7-8b中輸出電壓Uo的極性，有tonTUc。于是可得出輸出電壓5與電源電壓E的關(guān)系為

20、toneontoffTton(7-23)這一輸入輸出關(guān)系與升降式直流電壓變換電路時(shí)的情況相同。Cuk直流電壓變換電路的優(yōu)點(diǎn)：即其輸入電源電流和輸出負(fù)載電流都是連續(xù)的，且脈動(dòng)很小，有利于對(duì)輸入，輸出進(jìn)行濾波。第五節(jié)復(fù)合直流電壓變換電路降壓直流電壓變換電路和升壓直流電壓變換電路組合即可構(gòu)成復(fù)合直流電壓變換電路。它可使直流電壓變換電路的整體性能得到提高。一、電流可逆直流電壓變換電路1采用電流可逆直流電壓變換電路的意義電流可逆直流電壓變換電路是將降壓直流電壓變換電路與升壓直流電壓變換電路組合在一起，在拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的電樞電流可正可負(fù)，但電壓只能是一種極性，故其可工作于第1象限和第2象限。如圖

21、7-9給出了電流可逆直流電壓變換電路及其波形。a）b）圖7-9電流可逆直流電壓變換電路及其波形a）電流可逆直流電壓變換電路b）工作波形2電路原理分析：在該電路中，Vi和VD1構(gòu)成降壓直流電壓變換電路，由電源向直流電動(dòng)機(jī)供電，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第1象限；V2和VD2構(gòu)成升壓直流電壓變換電路，把直流電動(dòng)機(jī)的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊答伒诫娫?，使電?dòng)機(jī)再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2象限。需要注意的是，若V1和V2同時(shí)導(dǎo)通，將導(dǎo)致電源短路，進(jìn)而會(huì)損壞電路中的開(kāi)關(guān)器件或電源，因此必須防止出現(xiàn)這種情況。3該電路的工作方式：當(dāng)電路只作降壓運(yùn)行時(shí)，V2和VD2總處于斷態(tài)；只作升壓運(yùn)行時(shí)，則Vi和VDi總處于斷態(tài)。在一個(gè)

22、周期內(nèi)交替地作為降壓直流電壓變換電路和升壓直流電壓變換電路工作。在第三種工作方式下，當(dāng)降壓直流電壓變換電路或升壓直流電壓變換電路的電流斷續(xù)而為零時(shí)，使另一個(gè)直流電壓變換電路工作，讓電流反方向流過(guò)，這樣電動(dòng)機(jī)電樞回路總有電流流過(guò)。（舉例說(shuō)明）如圖7-9b給出的就是這種工作方式下的輸出電壓，電流波形，圖中負(fù)載電流io的波形上還標(biāo)出了流過(guò)各器件的電流。這樣，在一個(gè)周期內(nèi)，電樞電流沿正，負(fù)兩個(gè)方向流通，電流不斷，所以響應(yīng)很快。二、橋式可逆直流電壓變換電路將兩個(gè)電流可逆直流電壓變換電路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓，即成為橋式可逆直流電壓變換電路，如圖7-10所示。圖7-10橋式可逆直流電壓變

23、換電路電路原理分析：當(dāng)使V4保持通態(tài)時(shí)，該直流電壓變換電路就等效為圖7-9a所示的電流可逆直流電壓變換電路，向電動(dòng)機(jī)提供正電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第1,2象限，即正轉(zhuǎn)電動(dòng)和正轉(zhuǎn)再生制動(dòng)狀態(tài)。此時(shí)，需防止V3導(dǎo)通造成電源短路。當(dāng)使V2保持為通態(tài)時(shí)，于是V3,VD3和V4,VD4等效為又一組電流可逆直流電壓變換電路，向電動(dòng)機(jī)提供負(fù)電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第3,4象限。其中流電壓變換電路，向電動(dòng)機(jī)供電使其工作于第3象限即反轉(zhuǎn)電動(dòng)狀態(tài)，而壓直流電壓變換電路，可使電動(dòng)機(jī)工作于第4象限即反轉(zhuǎn)再生制動(dòng)狀態(tài)。V3和VD3構(gòu)成降壓直V4和VD4構(gòu)成升三、直流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電路用全橋開(kāi)關(guān)式直流電壓變換電路驅(qū)動(dòng)直流伺服

24、電動(dòng)機(jī)，電路原理如圖7-11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Ud，輸出是幅度和極性均可控制的直流電壓Uo。4口11rb1!控制"圖7-11全橋直流直流電壓變換電路(1) 雙極性電壓開(kāi)關(guān)PWM法開(kāi)關(guān)元件Vi、V4和V3、V2作為兩組開(kāi)關(guān)來(lái)處理。兩組開(kāi)關(guān)同時(shí)接通或同時(shí)關(guān)斷，這樣獲得極性變化的輸出電壓。(2) 單極性電壓開(kāi)關(guān)PWM法V1、V4和V3、V2也組成兩組開(kāi)關(guān)，每一橋臂開(kāi)關(guān)的控制與另一橋臂無(wú)關(guān)，電路的輸出電壓極性不變。第六節(jié)直流電壓變換電路的應(yīng)用實(shí)例一、具有復(fù)合制動(dòng)功能的斬波調(diào)速電路如圖7-14所示，為具有復(fù)合制動(dòng)功能的斬波調(diào)速系統(tǒng)的主電路。能實(shí)現(xiàn)牽引、

25、再生電阻復(fù)合制動(dòng)功能，可用于城市無(wú)軌電車(chē)。其工作情況可分為牽引工況、牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換和電制動(dòng)三種情況。JT，圖7-14GTO斬波調(diào)速系統(tǒng)主電路電路工作原理分析：1牽引工況接觸器KMi、KM2、KM3、KM4-i、KM4-2閉合，形成牽引回路，GTO導(dǎo)通時(shí)其電流回路為：電源UdJKM3TKM4-UKM4-2TLtGTO電源Ud-，電源Ud向電動(dòng)機(jī)供電。GTO關(guān)斷時(shí)電流回路為：電動(dòng)機(jī)MtKM4-2tLtHLtVDtKM3tKM4-itm。這樣在電動(dòng)機(jī)兩端可得到一個(gè)脈動(dòng)電壓，其平均值Um與電源電壓Ud的關(guān)系為Um=kUd由此可知，改變斬波器占空比k就可調(diào)節(jié)Um值，從而達(dá)到調(diào)速的目的。當(dāng)k=時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入全

26、壓運(yùn)行，再經(jīng)延遲一定時(shí)間后觸發(fā)晶閘管VT2進(jìn)入弱磁運(yùn)行。為獲得恒加速度起動(dòng)，在牽引工況時(shí)采用恒流控制，其值預(yù)先設(shè)定并可任意調(diào)節(jié)。加上制動(dòng)給定以后，進(jìn)入牽引制動(dòng)轉(zhuǎn)換。首先關(guān)斷GTO,電樞電流續(xù)流，由于反電動(dòng)勢(shì)的作用及回路中存在電阻，電流很快衰減為零，當(dāng)檢測(cè)到電流為零，接觸器KM3、KM4失電，KM5得電，這時(shí)形成制動(dòng)回路，同時(shí)KM6觸點(diǎn)閉合，預(yù)勵(lì)磁投入以加快反電動(dòng)勢(shì)電壓的產(chǎn)生，待反電動(dòng)勢(shì)建立后KM6自動(dòng)打開(kāi)，預(yù)勵(lì)磁裝置與磁場(chǎng)組分離。2電制動(dòng)分為再生制動(dòng)和能耗制動(dòng)，主要根據(jù)電源電壓和負(fù)載情況而定。 再生制動(dòng)時(shí)，GTO導(dǎo)通時(shí)的電流通路為電動(dòng)機(jī)A端tKM5-2tLtHLtGTCTVD2TKM5-1t電動(dòng)機(jī)B端，這一過(guò)程是L電流上升的建能階段。GTO關(guān)斷時(shí)的電流通路為電動(dòng)機(jī)A端tKM5-2TLtVDit電源tKM5-1T電動(dòng)機(jī)B端，這一階段將能量回饋給電源實(shí)現(xiàn)能量再生。 能耗