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龙岩学院《电力电子技术》校级精品课——————第3章 直流斩波电路

第3章直流斩波电路

主要内容：降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路、复合斩波电路的结构与工作原理。

重点：降压斩波电路、升压斩波电路的结构与工作原理。 难点：升压斩波电路的工作原理

基本要求：掌握降压斩波电路、升压斩波电路、升降压斩波电路的结构与工作原理，了解复合斩波电路的结构与工作原理。

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，也称为直接直流直流变换器（DC/DC Converter）。

直流斩波电路的种类

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，其中前两种是最基本的电路。

复合斩波电路——不同基本斩波电路组合

多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合

1 基本斩波电路

重点：最基本的2种——降压斩波电路和升压斩波电路。 (1) 降压斩波电路

斩波电路的典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载，两种情况下负载中均会出现反电动势，如图3-1中Em所示。为使io连续且脉动小，通常使L值较大。 数量关系

电流连续时，负载电压平均值

（3-1）

a——导通占空比，简称占空比或导通比

Uo最大为E，减小a，Uo随之减小——降压斩波电路。也称为Buck变换器。 负载电流平均值 I=Ud/R （3-2） 电流断续时，Uo平均值会被抬高，一般不希望出现

斩波电路三种控制方式

a 脉冲宽度调制（PWM）或脉冲调宽型——T不变，调节ton，应用最多 b 频率调制或调频型——ton不变，改变T c 混合型——ton和T都可调，使占空比改变

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图3-1降压斩波电路的原理图及波形

a）电路图b）电流连续时的波形c）电流断续时的波形

2 升压斩波电路

(1) 升压斩波电路的基本原理

工作原理:

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假设L值、C值很大，V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压向负载供电，因C值很大，输出电压Uo为恒值，记为Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为EI1ton

V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断的时间为toff，则此期间电感L释放能量为

（3-3）

图3-2升压斩波电路及其工作波形

a）电路图b）波形

稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等，得

（3-4）

输出电压高于电源电压，故称升压斩波电路。也称之为boost变换器 进一步分析：

a L储能之后具有使电压泵升的作用 b 电容C可将输出电压保持住 (2) 升压斩波电路的典型应用

直流电动机传动

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