电流可逆斩波电路

2024/2/19电力电子技术1通断控制：将负载与电源接通几个周波，再断开几个周波，改变通断周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率电阻负载时的工作情况控制周期为M倍电源周期，晶闸管在前N个周期导通，后M－N个周期关断当M=3、N=2时的电路波形如图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2024/2/19电力电子技术2常用于电炉的温度控制因其直接调节对象是电路的平均输出功率，所以称为交流调功电路控制对象时间常数很大，以周波数为单位控制即可通常晶闸管导通时刻为电源电压过零的时刻，负载电压电流都是正弦波不对电网电压电流造成通常意义的谐波污染2024/2/19电力电子技术3

相位控制一．电阻负载工作原理：在u1的正半周和负半周，分别对VT1和VT2的控制角（开通角）a进行控制就可以调节输出电压正负半周a起始时刻（a=0）均为电压过零时刻，稳态时，正负半周的a

相等负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流（也即电源电流）和负载电压的波形相同动画2024/2/19电力电子技术4数量关系

负载电压有效值功率因数cos

（

）负载电流有效值

(5-4)(5-3)(5-5)2024/2/19电力电子技术5晶闸管电流有效值(5-2)晶闸管电流平均值(5-1)2024/2/19电力电子技术6输出电压与a的关系:

移相范围为0≤a≤

。a=0时，输出电压为最大，Uo=U1。随a的增大，Uo降低，a=

时，Uo=0。λ与a的关系：

a=0时，功率因数λ=1，a增大，输入电流滞后于电压且畸变，λ降低。2024/2/19电力电子技术7二．阻感负载负载阻抗角：

j=arctan(wL/R)晶闸管短接，稳态时负载电流为正弦波，相位滞后于u1的角度为ja=0时刻仍定为u1过零的时刻，a的移相范围应为

j≤a≤

动画（见P106例5-2）2024/2/19电力电子技术8接通电源的过程：（a<j

时的工作情况）

VT1提前通，L被过充电，放电时间延长，VT1的导通角超过

。触发VT2时，io尚未过零，VT1仍导通，VT2不通。io过零后，VT2开通，VT2导通角小于

。动画2024/2/19电力电子技术9

过渡过程和一般的带R-L负载的单相交流电路合闸的过渡过程相同。

io由两个分量组成：正弦稳态分量、指数衰减分量。衰减过程中，VT1导通时间渐短，VT2的导通时间渐长，最后达到稳态，VT1与VT2各导通

。2024/2/19电力电子技术10第二节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2024/2/19电力电子技术11一．星形联结电路 可分为三相三线和三相四线两种情况三相四线基本原理：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。问题：a=90°时，零线电流甚至和各相电流的有效值接近2024/2/19电力电子技术12

三相三线，电阻负载时的情况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VT1~VT6,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°2024/2/19电力电子技术13动画1类工作状态：每相都有一个晶闸管导电。2类工作状态：有一相的两个晶闸管都不导电，电流只能在导电的两相间构成回路电流通过两相负载电阻。2024/2/19电力电子技术14(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(2)60°≤a<90°：两管导通，每管导通120°(3)90°≤a<150°：两管导通与无晶闸管导通交替，导通角度为300°－2a不同a角时负载相电压波形a)a=30°b)a=60°c)a=120°2024/2/19电力电子技术152．支路控制三角联结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习题：1、2（P122）2024/2/19电力电子技术16第三节斩波电路直流斩波电路（P110的一段文字）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接直流--直流变换器一般是指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交流—直流习惯上，DC—DC变换器包括以上两种情况，且甚至更多地指后一种情况直流斩波电路的种类降压斩波电路、升压斩波电路、复合斩波电路2024/2/19电力电子技术17斩波电路三种控制方式T不变，变ton—脉冲调宽ton不变，变T—调频ton和T都可调，改变占空比—混合调制ton

T2024/2/19电力电子技术18一.降压斩波电路工作原理：

t=0时刻驱动V导通，电源E向负载供电，负载电压uo=E，负载电流io按指数曲线上升。t=t1时刻控制V关断，负载电流经二极管VD续流，负载电压uo近似为零，负载电流呈指数曲线下降。通常串接的电感L值较大,使负载电流连续且脉动小。2024/2/19电力电子技术19数量关系电流连续时，负载电压平均值（5-45）

ton—V通的时间toff—V断的时间

a

—导通占空比

Uo最大为E，减小占空比a，Uo随之减小。因此称为降压斩波电路。负载电流平均值（5-55）2024/2/19电力电子技术20当toff较长时，电感能量在toff时间结束前释放完，i2=0而uo=Em

。电流断续时，Uo被抬高，一般不希望出现。电流断续的工作情况：2024/2/19电力电子技术21二.升压斩波电路图中E<Uo

、Em<E

。升压斩波电路是要将低电位电动势的电能，送到高电位上去。2024/2/19电力电子技术22工作原理：假设L值很大。

V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为：2024/2/19电力电子技术23V断时，E和L共同向E供电。设V断的时间为toff，供电电流恒为I2，则此期间电感L释放能量为：2024/2/19电力电子技术24（5-64）

稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等。化简得：并：

输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路。2024/2/19电力电子技术25

——升压比，调节其大小即可改变E与Em的大小关系。将升压比的倒数记作b

，即

b和导通占空比a有如下关系：（5-65）因此，式（5-64）可表示为（5-66）升压斩波电路能使输出电压高于电源电压的原因是L储能之后具有使电压泵升的作用2024/2/19电力电子技术26

电流断续时的工作情况：当toff较长时，电感能量在toff时间结束前释放完，i2=0而uo=Em

。2024/2/19电力电子技术27降压斩波器升压斩波器复合斩波器2024/2/19电力电子技术28V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行三.复合斩波电路

（一）电流可逆斩波电路：

V2保持断，V1通，E向L和EM供电。V2保持断，V1断，VD1续流，L向EM供电。V1保持断，V2通，EM向L供电，L储能。V1保持断，V2断，EM与L的感应电势叠加，使VD2导通，向E供电。2024/2/19电力电子技术29V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机供电，电动机为电动运行V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行V1通V2通i>0电动i<0再生制动2024/2/19电力电子技术30电流可逆斩波电路：降压斩波电路与升压斩波电路组合，拖动直流电动机时，电动机的电枢电流可正可负，电动机既可电动运行，又可再生制动。但电压极性是单向的，电动机的转动方向不可变。当需要电动机进行正、反转以及可电动又可制动的场合，须将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，成为桥式可逆斩波电路。2024/2/19电力电子技术31(二）桥式可逆斩波电路使V4保持通时，V1、VD1和V2、VD2等效为一组电流可逆斩波电路，向电动机提供正电压，可使电动机工作于第1、2象限，即正转电动和正转再生制动状态。V1通，E向L和M供电，L储能，M电动。V1断，L的电流经VD1续流向M供电，M电动。V2通，M提供电能，L储能，M再生制动。V2断，M电动势和L的电动势叠加，向E输送电能，M再生制动。2024/2/19电力电子技术32使V2