交流调压电路和直流斩波电路.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,3-,*,第,5章 交流调压电路和直流斩波电路,5.1 交流调压电路（单相、三相）,5.2 其他交流电力控制电路,5.3.1,基本斩波电路,5.3.2,复合斩波电路和多相多重斩波电路,本章小结,1,交流,-,交流变流电路：,把一种形式的交流变成另一种形式交流的电路,变频电路,改变频率的电路,交交变频,直接,交直交变频,间接,交流电力控制电路,只,改变电压,电流或控制电路的通断,而不改变频率的电路。,交流调压电路,相位控制,(触发角),交流调功电路,通断控制,（周期的通断）,交流调压电路,2,应用,1,灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制,),。,2,异步电动机软起动。（低压大电流启动）,3,异步电动机调速。,4,供用电系统对无功功率的连续调节（补偿）。,5,在高压小电流或低压大电流直流电源中，,用于调节变压器一次电压。,（与晶闸管的参数相关，减少管子个数、体积和成本）,5.1,交流调压电路,3,5,.1,交流调压电路,基本原理,采用两个晶闸管反并联后,（或采用双向晶闸管）,串联在交流电路中，通过对晶闸管的控制就可控制交流电力。(固态开关),电路图,4,5.1.1 单相交流调压电路,5.1.2 三相交流调压电路,5.1,交流调压电路,5,O,u,1,u,o,i,o,u,VT,w,t,O,w,t,O,w,t,O,w,t,5.1,.1,单相交流调压电,路,1),电阻负载,图,4-1,电阻负载单相交流调压电路及其波形,输出电压与,的关系,:,移相范围为,0,a,。,a,=0,时，输出电压为最大,。,U,o,=,U,1,随,a,的增大，,U,o,降低，,a,=,时，,U,o,=0。,与,a,的关系,:,a,=0,时，功率因数,=1，,a,增大，输入电流滞后于电压且畸变，,降低。,6,若晶闸管全导通，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于,u,1,的角度为,j,，,当用晶闸管控制时，只能进行滞后控制，使负载电流更为滞后。,负载阻抗角：,j,=,arctan,(,w,L,/,R,),a,=0,时刻仍定为,u,1,过零的时刻，,a,的移相范围应为,j,a,。,1),阻感负载,0.6,O,u,1,u,1,u,o,i,o,u,VT,w,t,O,w,t,O,w,t,w,t,O,u,u,G1,G1,u,G2,O,O,w,t,w,t,图,4-2,电阻负载单相交流调压电路及其波形,导通时,利用初始条件得到：,VT,1,5.1,.1,单相交流调压电路,7,q,0,20,100,60,140,180,20,100,60,/,(,),180,140,a,/,(,),j,=90,75,60,45,30,15,0,图5-,3,单相交流调压电路以,a,为参变量的,和,a,关系曲线,利用结束条件,w,t=,a,+,时刻，,i,0,=0,可求得,：,（57,）,当,a,=,j,时,=,可见此时,j,也就是让晶闸管导通,角度的,触发角,。,当,a,j,时,（,图5-2）,以,j,为参变量，利用（5,7),可把,a,和,的关系表示成右图。,5.1,.1,单相交流调压电路,8,图,5-4,a,j,时阻感负载交流调压电路工作波形,当阻感负载,a,j,时,电路,工作情况。,图,5,-,2,阻感负载单相交流调压电路,VT,1,的导通时间超过,。,触发,VT2,时，,i,o,尚未过零,，,VT1,仍导通，,VT2,不会导通。,i,o,过零后，若,VT2,的,触发脉冲消失，,VT2,永远,不会导通。（因而需要宽脉冲触发）,若,VT2,的触发脉冲继续存在，,VT2,才可,开通，,VT2,导通角小于,。,VT2,导通后，反向也续流，衰减过程（公式5-6也可以看出）中，,VT1,导通时间渐短，,VT2,的导通时间渐长。,5.1,.1,单相交流调压电路,9,图,5-6,单相交流调压电路,a,为参变量时,I,VTN,和,a,关系曲线,j,=90,0,.,1,0,.,2,0,.,3,0,.,4,0,.,5,160,180,0,40,120,80,75,60,45,j,=0,a,/,(,),I,VTN,负载电流有效值 (5-13),I,VT,的标么,（基准电流为,a,=0,时的有效值）,值,(5-14),电流基波和各次谐波标么值随,a,变化的曲线如图5-6所示。,5.1,.1,单相交流调压电路,10,3),单相交流调压电路的谐波分析,电阻负载,由于波形正负半波对称，所以不含直流分量和偶次谐波。,(5-17),基波和各次谐波有效值,负载电流基波和各次谐波有效值,(4-14),图,5-7,电阻负载单相交流调压电路基波和谐波电流含量,5.1,.1,单相交流调压电路,11,电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含,3、5、7,等次谐波。,随着次数的增加，谐波含量减少。,和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些。,当,a,角相同时，随着阻抗角,j,的增大，谐波含量有所减少。,阻感负载,5.1,.1,单相交流调压电路,12,4),斩控式交流调压电路,在交流电源,u,1,的正半周,图5-7+,斩控式交流调压电路,5.1.1 单相交流调压电,路,用,V,1,进行斩波控制,用,V3,给负载电流提供续流通道,13,用,V,2,进行斩波控制,用,V,4,给负载电流提供续流通道,图5-7+,斩控式交流调压电路,4),斩控式交流调压电路,在交流电源,u,1,的,负半周,5.1.1 单相交流调压电路,14,特性,图5-7,b,电阻负载斩控式交流调压电路波形,5.1.1 单相交流调压电路,电源电流的基波分量和电源电压同相位，即位移因数为1。,电源电流不含低次谐波，只含和开关周期,T,有关的高次谐波。,功率因数接近1。,15,5.1.2 三相交流调压电路,根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形式,图4-9 三相交流调压电路,a),星形联结,b),线路控制三角形联结,c),支路控制三角形联结,d),中点控制三角形联结,16,三线四相,基本原理：相当于三个单相交流调压电路的组合，三相互相错开120工作。基波和3倍次以外的谐波在三相之间流动，不流过零线。,问题：三相中3倍次谐波同相位，全部流过零线。零线有很大3倍次谐波电流。,a,=,90,时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近。,1),星形联结电路,可分为,三线三相和三线四相,图4-9 三相交流调压电路,a),星形联结,5.1.2 三相交流调压电路,17,三相三线，主要分析阻负载时的情况,图4-9 三相交流调压电路,a),星形联结,5.1.2 三相交流调压电路,任一相导通须和另一相构成回路。,电流通路中至少有两个晶闸管，应采用双脉冲或宽脉冲触发。,触发脉冲顺序和三相桥式全控整流电路一样，为,VT,1,VT,6,依次相差60。,相电压过零点定为,a,的起点，,a,角移相范围是0 150。,18,图,2-19,三相桥式全控整流电路带电阻负载,a,=30,时的波形,w,w,w,w,u,d1,u,d2,a,=30,i,a,O,t,O,t,O,t,O,t,u,d,u,ab,u,ac,u,a,u,b,u,c,w,t,1,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,ab,u,ac,u,bc,u,ba,u,ca,u,cb,u,ab,u,ac,u,VT,1,19,(1)0,a,60：,三管导通与两管导通交替，每管导通180,a,。,但,a,=0,时一直是三管导通,。,图4-10 不同,a,角时负载相电压波形,a),a,=30,5.1.2 三相交流调压电路,20,60,a,90：,两管导 通，每管导通120。,(2),图4-10 不同,a,角时负载相电压波形,b),a,=60,5.1.2 三相交流调压电路,21,(3),90,a,150,：,两管导通与无晶闸管导通交替，导通角度为3002,a。,图4-10 不同,a,角时负载相电压波形,c),a,=120,5.1.2 三相交流调压电路,22,谐波情况,5.1.2 三相交流调压电路,电流谐波次数为6,k,1(,k,=1，2，3，)，,和三相桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次数完全相同。,谐波次数越低，含量越大。,和单相交流调压电路相比，没有3倍次谐波，因三相对称时，它们不能流过三相三线电路。,23,2）,支路控制三角联结电路,图49三相交流调压电路,c),支路控制三角形联结,5.1.2 三相交流调压电路,由三个单相交流调压电路组成，分别在不同的线电压作用下工作,。,单相交流调压电路的分析方法和结论完全适用。,输入线电流（即电源电流）为与该线相连的两个负载相电流之和。,24,谐波情况,c),支路控制三角形联结,图49三相交流调压电路,5.1.2 三相交流调压电路,3倍次谐波相位和大小相同，在三角形回路中流动，而不出现在线电流中。,线电流中所谐波次数为6,k,1(,k,为正整数)。,在相同负载和,a,角时，线电流中谐波含量少于三相三线星形电路。,25,典型用例晶闸管控制电抗器,（,Thyristor,Controlled ReactorTCR）,配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续调节无功功率，称为静止无功补偿装置,(,Static,Var Campensator,SVC,）,，,用来对无功功率进行动态补偿，以补偿电压波动或闪变。,图4-11,晶闸管控制电抗器,(,TCR),电路,5.1.2 三相交流调压电路,a,移相范围为90 180。,控制,a,角可连续调节流过电抗器的电流，从而调节无功功率。,26,图4-11,晶闸管控制电抗器,(,TCR),电路,a),b),c),图4-12,TCR,电路负载相电流和输入线电流波形,a),=120,b),=135,c),=160,5.1.2 三相交流调压电路,27,仿真波形,仿真工具为,PECS 2.0,5.1.2 三相交流调压电路,图4-12,TCR,电路负载相电流和输入线电流波形,a),=120 b),=135 c),=160,a）,b）,c）,28,5.2,其他交流电力控制电路,5.2.1,交流调功电路,5.2.2,交流电力电子开关,29,5.2.1,交流调功电路（新）,交流调功电路与交流调压电路的异同比较,相同点,电路形式,完全相同,不同点,控制方式,不同,交流调压电路在每个电源,周期,都对输出电压波形进行控制。,交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期,再断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。,30,电阻负载时的工作情况,2,p,N,p,M,电源周期,控制周期,=,M,倍电源周期,=,2,p,4,p,M,O,导通段,=,M,3,p,M,2,p,M,u,o,u,1,u,o,i,o,w,t,U,1,2,图4-13,交流调功电路典型波形,(,M,=3、,N,=2),图,41电阻负载单相交流调压电路,5.2.1,交流调功电路,控制周期为,M,倍电源周期，晶闸管在前,N,个周期导通，后,M,N,个周期关断。,负载电压和负载电流（也即电源电流）的重复周期为,M,倍电源周期。,31,谐波情况,0,12,14,谐波次数,相对于电源频率的倍数,图4-14交流调功电路的,电流频谱图(,M,=3、,N,=2),2,4,6,10,8,0.6,0.5,0.4,0.3,0.2,0.1,0,5,1,2,3,4,I,n,/,I,0m,5.2.1,交流调功电路,图4-14的频谱图（以控制周期为基准）。,I,n,为,n,次谐波有效值，,I,o,为导通时电路电流幅值。,以电源周期为基准，电流中不含整数倍频率的谐波，但含有非整数倍频率的谐波。,而且在电源频率附近，非整数倍频率谐波的含量较大。,32,5.2.2,交流电力电子开关,概念,把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。,优点,响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断。,与交流调功电路的,区别,并不控制电路的平均输出功率。,通常没有明确的控制周期，只是根据需要控制电路的接通和断开。,控制频度通常比交流调功电路低得多。,33,晶闸管投切电容,（,Thyristor,SwitchedCapacitorTSC）,图4-15,TSC,基本原理图,a),基本单元单相简图,b),分组投切单相简图,5.2.2,交流电力电子开关,作用,对无功功率控制，可提高功率因数，稳定电网电压，改善供电质量。,性能优于机械开关投切的电容器。,结构和原理,晶闸管反并联后串入交流电路。,实际常用三相，可三角形联结，也可星形联结。,34,晶闸管投切电容,选择晶闸管投入时刻的原则：该时刻交流电源电压和电容器预充电电压相等，这样电容器电压不会产生跃变，就不会产生冲击电流。,理想情况下，希望电容器预充电电压为电源电压峰值，这时电源电压的变化率为零，电容投入过程不但没有冲击电流，电流也没有阶跃变化。,1,2,t,t,t,t,u,s,i,C,u,C,VT,1,VT,2,t,t,u,VT,1,u,u,s,i,C,u,C,C,VT,1,VT,2,VT,1,图4-16,TSC,理想投切时刻原理说明,5.2.2,交流电力电子开关,35,TSC,电路也可采用晶闸管和二极管反并联的方式,5.2.2,交流电力电子开关,由于二极管的作用，在电路不导通时,u,C,总会维持在电源电压峰值。,成本稍低，但响应速度稍慢，投切电容器的最大时间滞后为一个周波。,1,2,t,t,t,t,u,s,i,C,u,C,VT,1,VT,2,t,t,u,VT,1,u,u,s,i,C,u,C,C,VT,1,VT,2,VT,1,图4-16,TSC,理想投切时刻原理说明,36,前二节的要点如下,：,(1),交流交流变流电路的分类及其基本概念；,(2),单相交流调压电路的电路构成，在电阻负载和阻感负载时的工作原理和电路特性；,(3),三相交流调压电路的基本构成和基本工作原理；,(4),交流调功电路和交流电力电子开关的基本概念；,37,5.3 直流斩波电路,引言,直流斩波电路（,DC Chopper,）,将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。,也称为,直流,-,直流,变换器（,DC/DC Converter）。,一般指,直接,将直流电变为另一直流电，不包括直流,交流,直流,。,电路分类方法1：,A,型斩波器：,单象限运行（电流、电压坐标系）,B,型斩波器：,双象限运行,C,型斩波器：,四象限运行,38,5.3 直流斩波电路,引言,电路分类方法2：（更基本、广泛）,6,种基本斩波电路：,降压斩波电路,、,升压斩波电路,、升降压斩波电路、,Cuk,斩波电路、,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路。,复合斩波电路,不同结构,基本斩波电路组合。,多相多重斩波电路,相同结构,基本斩波电路组合,。,39,5.3.1,基本斩波电路,5.3.1,.1,降压斩波电路,5.3.1,.2,升压斩波电路,5.3.,1.3,升降压斩波电路和,Cuk,斩波电路,5.3.,1.4,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路,40,5.3.1,.1,降压斩波电路,斩波电路三种控制方式,T,不变，,变,t,on,脉冲宽度调制,（,PWM）。,t,on,不变，变,T,频率调制。（有滤波难的问题）,t,on,和,T,都可调，改变占空比,混合型。,此种方式应用最多,41,5.3.1,.1,降压斩波电路,电路结构,全控型器件,若为晶闸管，须有辅助关断电路。,续流二极管,负载出现的反电动势,典型用途之一是,拖动直流电动机,，也可带,蓄电池负载,。,降压斩波电路,（,Buck Chopper),42,5.3.,1.1,降压斩波电路,工作原理,c),电流断续时的波形,E,V,+,-,M,R,L,VD,i,o,E,M,u,o,i,G,t,t,t,O,O,O,b),电流连续时的波形,T,E,i,G,t,on,t,off,i,o,i,1,i,2,I,10,I,20,t,1,u,o,O,O,O,t,t,t,T,E,E,i,G,i,G,t,on,t,off,i,o,t,x,i,1,i,2,I,20,t,1,t,2,u,o,E,M,a),电路图,图,3-1,降压斩波电路得原理图及波形,t,=0,时刻驱动,V,导通，电源,E,向负载供电，负载电压,u,o,=,E,，,负载电流,i,o,按指数曲线上升。,t,=,t,1,时控制,V,关断，二极管,VD,续流，负载电压,u,o,近似为零，负载电流呈指数曲线下降。,通常串接较大电感,L,使负载电流连续且脉动小。,动画演示,。,43,5.3.1,.1,降压斩波电路,数量关系,电流连续,负载电压平均值：,（3-1,）,（3-2,）,t,on,V,通的时间,t,off,V,断的时间,a-,导通占空比,电流断续,，,U,o,被抬高，一般不希望出现。,负载电流平均值：,44,5.3.1,.1,降压斩波电路,工作过程的理论分析：,第,2,章介绍过：,电力电子电路的实质上是分时段线性电路的思想,。,基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进行解析。,分,V,处于,通态,和处于,断态,初始条件分,电流连续,和,断续,45,5.3.1,.1,降压斩波电路,同样可以从,能量传递关系,出发进行的推导,由于,L,为无穷大，故负载电流维持为,I,o,不变,电源只在,V,处于通态时提供能量，为,在整个周期,T,中，负载消耗的能量为,输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作,直流降压变压器,。,一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。,46,5.3.1,.1,降压斩波电路,负载电流断续的情况：,I,10,=0，,且,t,=,t,x,时，,i,2,=0,式（,3-7,）,式（,3-6,）,（3-16,）,t,x,1,，,输出电压高于电源电压，故为,升压,斩波电路,。,升压比；升压比的倒数记作,b,，,即,。,b,和,a,的关系：,因此，式（,3-21,）可表示为,（3-23,）,（3-22,）,50,5.3.1,.2,升压斩波电路,电压升高得原因,：,电感,L,储能使,电压泵升,的作用,电容,C,可将输出电压,保持,住,如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载,R,消耗，即：。（,3-24,）,与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作,直流变压器,。,输出电流的平均值,I,o,为：,(3-25),电源电流的平均值,I,o,为：,(3-26),51,5.3.1,.2,升压斩波电路,2),升压斩波电路典型应用,一是用于直流电动机传动,二是用作,单相功率因数校正（,PFC,）,电路,三是用于其他交直流电源中,t,t,T,E,i,O,O,b),a),i,1,i,2,I,10,I,20,I,10,t,on,t,off,t,O,T,O,E,t,c),u,o,i,o,i,1,i,2,t,1,t,2,t,x,t,on,t,off,I,20,u,o,图3-3,用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形,a）,电路图,b）,电流连续时,c）,电流断续时,用于直流电动机传动,再生制动时把电能回馈给直流电源。,电动机电枢电流连续和断续两种工作状态。,直流电源的电压基本是恒定的，不必并联电容器。,动画演示,。,52,5.3.1,.2,升压斩波电路,数量关系,当,V,处于,通态,时，设电动机电枢电流为,i,1,，,得下式：,(,3-27),当,V,处于,断态,时，设电动机电枢电流为,i,2,，,得下式：,（3-29,）,当,电流连续,时，考虑到初始条件，近似,L,无穷大时电枢电流的平均值,I,o,，,即,（3-36,）,该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电压看作是被降低到了 。,53,5.3.1,.2,升压斩波电路,如图,3-3,c,，,当电枢电流断续时：,当,t,=0,时刻,i,1,=,I,10,=0，,令式（,3-31,）中,I,10,=0,即可求出,I,20,，,进而可写出,i,2,的表达式。,另外，当,t,=,t,2,时，,i,2,=0，,可求得,i,2,持续的时间,t,x,，,即,图3-3,用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形,-,电流断续,的条件,t,x,t,0ff,t,O,T,O,E,t,c),u,o,i,o,i,1,i,2,t,1,t,2,t,x,t,on,t,off,I,20,54,5.3.,1.,3,升降压斩波电路,和,Cuk,斩波电路,升降压斩波电路,(,buck-boost Chopper),电路结构,55,5.3.,1.3,升降压斩波电路和,Cuk,斩波电路,基本工作原理,a),o,t,b),o,t,i,1,i,2,t,on,t,off,I,L,I,L,图3-4,升降压斩波电路及其波形,a）,电路图,b）,波形,V,通时，电源,E,经,V,向,L,供电使其贮能，此时电流为,i,1,。,同时，,C,维持输出电压恒定并向负载,R,供电。,V,断时，,L,的能量向负载释放，电流为,i,2,。,负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，该电路也称作反极性斩波电路。,动态演示,。,56,5.3.1,.3,升降压斩波电路和,Cuk,斩波电路,数量关系,稳态时，一个周期,T,内电感,L,两端电压,u,L,对时间的积分为零，即,（3-39,）,所以输出电压为：,（3-41,）,V,处于通态,u,L,=,E,V,处于断态,u,L,=,-,u,o,（3-40,）,57,5.3.1,.3,升降压斩波电路,和,Cuk,斩波电路,图3-4,b,中给出了电源电流,i,1,和负载电流,i,2,的波形，设两者的平均值分别为,I,1,和,I,2,，,当电流脉动足够小时，有：,（3-42,）,由上式得：,（3-43,）,结论,当0,a,1,/,2,时为降压，当,1,/,2,a,1,时为升压，故称作,升降压斩波电路,。也有称之为,buck-boost,变换器,。,其输出功率和输入功率相等，可看作,直流变压器,。,（3-44,）,o,t,b),o,t,i,1,i,2,t,on,t,off,I,L,I,L,58,5.3.1,.3,升降压斩波电路和,Cuk,斩波电路,2),Cuk,斩波电路,V,通时，,EL,1,V,回路和,RL,2,C,V,回路有电流。,V,断时，,EL,1,C,VD,回路和,RL,2,VD,回路有电流。,输出电压的极性与电源电压极性相反。,电路相当于开关,S,在,A、B,两点之间交替切换。,图3-5,Cuk,斩波电路及其等效电路,a）,电路图,b）,等效电路,59,5.3.1,.3,升降压斩波电路和,Cuk,斩波电路,同理：,数量关系,（3-45）,V,处于通态的时间,t,on,，,则电容电流和时间的乘积为,I,2,t,on,。V,处于断态的时间,t,off,，,则电容电流和时间的乘积为,I,1,t,off,。,由此可得：,（3-46）,（3-46）,（3-48,）,优点,（与升降压斩波电路相比）：,输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很 小，有利于对输入、输出进行滤波。,60,b),Zeta,斩波电路,5.3.1,.4,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路,a),Sepic,斩波电路,图3-6,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路,电路结构,Speic,电路原理,V,通态，,E,L,1,V,回路和,C,1,V,L,2,回路同时导电，,L,1,和,L,2,贮能。,V,断态，,E,L,1,C,1,VD,负载,回路及,L,2,VD,负载,回路同时导电，此阶段,E,和,L,1,既向负载供电，同时也向,C,1,充电（,C,1,贮存的能量在,V,处于通态时向,L,2,转移,）,。,输入输出关系：,（3-49,）,61,5.3.1,.4,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路,Zeta,斩波电路原理,V,处于通态期间，电源,E,经开关,V,向电感,L,1,贮能。,V,关断后，,L,1,VD,C,1,构成振荡回路，,L,1,的能量转移至,C,1,，,能量全部转移至,C,1,上之后，,VD,关断，,C,1,经,L,2,向负载供电。,输入输出关系：,图3-6,Sepic,斩波电路和,Zeta,斩波电路,（3-50,）,相同的输入输出关系。,Sepic,电路的电源电流和负载电流均,连续,，,Zeta,电路的输入、输出电流均是,断续,的。,两种电路输出电压为,正极性,的。,b),Zeta,斩波电路,62,5.3.2,复合斩波电路和多相多重斩波电路,5.3.2,.1,电流可逆斩波电路,5.3.2,.2,桥式可逆斩波电路,5.3.2,.3,多相多重斩波电路,63,5.3.2,.1,电流可逆,斩波,电路,复合斩波电路,降压斩波电路和升压斩波电路组合构成,多相多重斩波电路,相同结构的基本斩波电路组合构成,斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机既可电动运行，又可再生制动。,降压斩波电路能使电动机工作于第,1,象限。,升压斩波电路能使电动机工作于第,2,象限。,电流可逆斩波电路,：,降压斩波电路,与,升压斩波电路组合,。此电路电动机的电枢电流可,正,可,负,，但电压只能是一种极性，故其可工作于第,1,象限和第,2,象限。,电流可逆,斩波,电路,64,5.3.2,.1,电流可逆,斩波,电路,电路结构,a),电路图,V,1,和,VD,1,构成降压斩波电路，电动机为电动运行，工作于第,1,象限。,V,2,和,VD,2,构成升压斩波电路，电动机作再生制动运行，工作于第,2,象限。,必须,防止,V,1,和,V,2,同时导通,而导致的电源短路。,工作过程（,三种工作方式,),第3,种工作方式：一个周期内,交替,地作为降压斩波电路和升压斩波电路工作。,当一种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。,电路响应很快。,图3-7,电流可逆斩波电路及波形,65,5.3.2,.2,桥式可逆斩波电路,桥式可逆斩波电路,两个电流可逆斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反向电压。,图3-8,桥式可逆斩波电路,使,V,4,保持通时，等效为,图3-7,a,所示的电流可逆斩波电路，提供,正电压,，可使电动机工作于,第,1,、,2,象限,。,使,V,2,保持通时，,V,3,、VD,3,和,V,4,、VD,4,等效为又一组电流可逆斩波电路，向电动机提供,负电压,，可使电动机工作于,第,3,、,4,象限,。,66,5.3.2,.3,多相多重斩波电路,基本概念,多相多重斩波电路,在电源和负载之间接入多个结构相同的基本斩波电路而构成,相数,一个控制周期中电源侧的电流脉波数,重数,负载电流脉波数,67,5.3.2,.3,多相多重斩波电路,t,O,t,t,t,t,t,t,t,O,O,O,O,O,O,O,1,u,2,u,3,u,o,i,1,i,2,i,3,i,o,3相3,重降压斩波电路,电路结构：相当于由,3,个降压斩波电路单元,并联,而成。,总输出电流为,3,个斩波电路单元输出电流之和，其平均值为单元输出电流平均值的,3,倍，脉动频率也为,3,倍。,总的输出电流脉动幅值变得很小。,所需平波电抗器总重量大为减轻。,总输出电流,最大脉动率,（,电流脉动幅值与电流平均值之比,）与相数的平方成反比。,图3-9 3相3,重斩波电路及其波形,68,5.3.2,.3,多相多重斩波电路,当上述电路电源公用而负载为,3,个独立负载时，则为,3相1,重斩波电路,。,而当电源为,3,个独立电源，向一个负载供电时，则为,1相3,重斩波电路,。,多相多重斩波电路还具有备用功能，各斩波电路单元可互为备用。,69,本章,小结,本章介绍了,6,种基本斩波电路、,2,种复合斩波电路及多相多重斩波电路。,本章的,重点,是，理解,降压斩波电路,和,升压斩波电路,的工作原理，掌握这两种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点,直流传动是斩波电路应用的传统领域，而,开关电源,则是斩波电路应用的新领域，前者的应用在逐渐萎缩，而后者的应用是电力电子领域的一大热点。,70,