机车电力电子技术 课件 3.3 多象限斩波电路

（1）斩波电路功能（2）斩波电路工作原理（3）斩波电路的控制方式斩波器输入端控制端DCDC知识回顾T1.斩波电路基础知识2.降压斩波电路（1）电路结构

（2）工作过程分析

（3）输出电压

（4）输出电流

REM知识回顾3.升压斩波电路（4）负载电流平均值（3）负载电压平均值（1）电路结构

（2）工作过程分析

新课导入汽车工作情况调压调速向前加速，向前减速向后加速，向后减速正传加速，正传减速电机工况反转加速，反转减速电动机n、T相同发电机n、T相反

问题提出：在汽车电源与电机之间，需要一个设备，既能控制输出电压，又能控制电机工作情况的设备——多象限斩波器。3.3多象限斩波电路1.二象限直流斩波器结构、原理2.四象限直流斩波器结构、原理重点难点

以直流斩波电路的输出电流io为横坐标，输出电压uo为纵坐标，基本斩波电路均称之为第一象限斩波器。直流斩波电路工作象限示意图二象限直流斩波器,四象限斩波器。控制端3.3多象限斩波电路1.桥臂式二象限直流斩波器（1）电路结构（3）工作过程分析①第一象限VT1开通时，电流路径（供电）

Ud+→VT1→A→L→M→Ud

－VT1关断时，电流路径（续流）A→L→M→VD2→A电机电动运行时，封锁VT2，控制VT1占空比α，VT1和VD2构成降压斩波器，工作在第一象限。可以调节输出电压，从而控制电机转速。3.3多象限斩波电路（2）功能第一象限，P>0，电动机运行，正转加速第二象限，p<0，发电机运行，正转减速②第二象限VT2开通时，电流路径：M+→L→A→VT2→M﹣（L充电）VT2关断时，电流路径：输入端输出端M（E）+→L→VD1→Ud+→

Ud－

→M（E）－（升压）

（3）工作过程分析P<0正传减速，发电机运行，制动工况.1.桥臂式二象限直流斩波器电机发电运行时，封锁VT1，控制VT2占空比，将E看为输入端，VT2与续流二极管VD1构成升压斩波器，工作在第二象限。能将电机的功率传给电源（电池充电），3.3多象限斩波电路2.二象限斩波器实际应用3.3多象限斩波电路应用实例：一种混合动力汽车的变压系统。发电机整流器降压斩波器电池充电①电池充电过程②电池放电过程直流母线直流母线电动机逆变器升压斩波器电池放电直流母线直流母线3.3多象限斩波电路二象限斩波器正向控制反向控制四象限斩波器正、反向控制问题：怎样控制开关，斩波器工作在四个象限？2.四象限直流斩波器3.3多象限斩波电路设计思路总结1.二象限斩波器结构、控制；2.四象限斩波器的结构、控制。①第一象限电机电动运行时，封锁VT2，控制VT1占空比α。②第二象限电机制动运行时，封锁VT1，控制VT2占空比VT4置于通态，VT3置于断态；①封锁VT2，控制VT1占空比α，工作在第一象限；②封锁VT1，控制VT2占空比α，工作在第二象限；VT2置于通态，VT1置于断态；

③封锁VT4，控制VT3占空比α，工作在第三象限；④封锁VT3，控制VT4占空比α，工作在第四象限；3.3多象限斩波电路（正转）（反转）L+VT1VD1VT2VD2MA_Ud+_uoiouLE3.3多象限斩波电路小结二象限斩波电路L+VT1VD1VT2VD2MA_Ud+_uoiouLE3.3多象限斩波电路小结二象限斩波电路工作在两个象限，第一象限，降压斩波器，正转加速，第二象限，升压斩波器，正转减速。控制占空比，控制转速。实际的电机，既需要正转，又需要反转，这时的电路应该怎样设计？再见！习题讲解1．所示的降压斩波电路中，已知Ud=200V，R=10Ω，L值极大，EM=30V，T=50μs，ton=20μs，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

解:（1）占空比α：

（2）L值极大，电流连续，电压平均值：（3）输出电流平均值：☞EM电动机反电动势阻碍电流，同时发生能量转化。REM

2．所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L值和C值极大，R=20Ω，采用脉宽调制控制方式，当T=40μs，ton=20μs时，计算输出电压平均值U0，输出电流平均值I0。

解:（1）占空比α：

（2）L、C值极大，电流连续，电压平均值：（3）输出电流平均值：习题讲解2.四象限直流斩波器（1）电路结构（2）功能：能够控制电机正传加速、减速反转加速、减速。（3）工作过程分析VT4置于通态，VT3置于断态；①封锁VT2，控制VT1通断，输出电压为正，电流为正时的降压斩波器，工作在第一象限；汽车前进方向启动、加速，电机为电动机工况。

封锁VT2，控制VT1通:封锁VT2，控制VT1断:P>0正传加速，电动机运行.3.3多象限斩波电路2.四象限直流斩波器（1）电路结构（2）功能：能够控制电机正传加速、减速反转加速、减速。（3）工作过程分析VT4置于通态，VT3置于断态；②封锁VT1，控制VT2通断，输出电压为正，电流为负时的升压斩波器，工作在第二象限；汽车制动前行，电机为发电机工况。封锁VT1，控制VT2通，封锁VT1，控制VT2断P<0正传减速，发电机工况.3.3多象限斩波电路2.四象限直流斩波器（3）工作过程分析VT2置于通态，VT1置于断态；封锁VT4，控制VT3通:+－③封锁VT4，控制VT3通断，输出电压为负，电流为负时的降压斩波器，工作在第三象限；汽车向后启动、加速，电机为电动机工况。封锁VT4，控制VT3断:P>0反传加速，电动机运行.3.3多象限斩波电路2.四象限直流斩波器（2）工作过程分析VT2置于通态，VT1置于断态；封锁VT3，控制VT4通:+－

④封锁VT3，控制VT4通断，输出电压为负，电流为正时的升压斩波器，工