電力電子實驗報告直流斬波電路的性能研究

1、0實驗五 直流斬波電路的性能研究（六種典型線路）一、實驗?zāi)康?(1)熟悉直流斬波電路的工作原理。 (2)熟悉各種直流斬波電路的組成及其工作特點。(3)了解 PWM 控制與驅(qū)動電路的原理及其常用的集成芯片。二、實驗所需掛件及附件序號 型 號 備 注1 DJK01 電源控制屏 該控制屏包含“三相電源輸出”等幾個模塊。2 DJK09 單相調(diào)壓與可調(diào)負(fù)載3 DJK20 直流斬波電路4 D42 三相可調(diào)電阻5 慢掃描示波器 自備6 萬用表 自備

2、三、實驗線路及原理1、主電路①、降壓斬波電路(Buck Chopper)降壓斬波電路(Buck Chopper)的原理圖及工作波形如圖 4-12 所示。 圖中 V 為全控型器件， 選 用 IGBT。D 為續(xù)流二極管。由圖 4-12b 中 V 的柵極電壓波形 UGE 可知，當(dāng) V 處于通態(tài)時，電源 Ui 向負(fù)載供電，UD=Ui。當(dāng) V 處于斷態(tài)時，負(fù)載電流經(jīng)二極管 D 續(xù)流，電壓 UD 近似為零，至一 個周期 T 結(jié)

3、束，再驅(qū)動 V 導(dǎo)通，重復(fù)上一周期的過程。負(fù)載電壓的平均值為：U o ? tonton ? t U i off? ton UT i ? aU i式中 ton 為 V 處于通態(tài)的時間，toff 為 V 處于斷態(tài)的時間，T 為開關(guān)周期，α 為導(dǎo)通占空比， 簡稱占空比或?qū)ū?α=ton/T)。由此可知，輸出到負(fù)載的電壓平均值 UO 最大為 Ui，若減小占空 比 α，則 UO 隨之減小，由于輸出電壓低于輸入電壓，故稱該電路為

4、降壓斬波電路。+ C E G+ L1UG E+UDtonTtofftUi V D UD C1- -R Uo Ui t- UOt(a)電路圖 (b)波形圖圖 4-12 降壓斬波電路的原理圖及波形②、升壓斬波電路(Boost Chopper)升壓斬波電路(Boost Chopper)的原理圖及工作波形如圖 4-13 所示。 電路也使用一個全控型器 件 V。由圖 4-13b 中 V 的柵極電壓波形 UGE 可知，當(dāng) V

5、處于通態(tài)時，電源 Ui 向電感 L1 充電，充 電電流基本恒定為 I1,同時電容 C1 上的電壓向負(fù)載供電，因 C1 值很大，基本保持輸出電壓 UO 為2iU o ? ton toffUi ? tonT ? tonU i ? a U 1 ? a i若改變導(dǎo)通比 α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<α<1/2 時為 降壓，當(dāng) 1/2<α<1 時為升壓。+L1

6、Ui G-C C 2V DE- L2C1 R Uo+⑤、Sepic 斬波電路圖 4-15 Cuk 斬波電路原理圖Sepic 斬波電路的原理圖如圖 4-16 所示。電路的基本工作原理是：可控開關(guān) V 處于通態(tài)時， Ui—L1—V 回路和 C2—V—L2 回路同時導(dǎo)電， L1 和 L2 貯能。 當(dāng) V 處于斷態(tài)時， Ui—L1—C2—D—R 回路及 L2—D—R 回路同時導(dǎo)電，此階段 Ui 和 L1 既向 R 供電，

7、同時也向 C2 充電，C2 貯存的能 量在 V 處于通態(tài)時向 L2 轉(zhuǎn)移。輸出電壓為：U o ? tontoffUi ? tonT ? tonU i ? a U 1 ? a i若改變導(dǎo)通比 α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<α<1/2 時為 降壓，當(dāng) 1/2<α<1 時為升壓。+ + UL C D1 C 2G VE-L2 C1 R Uo-圖 4-16 S

8、epic 斬波電路原理圖⑥、Zeta 斬波電路Zeta 斬波電路的原理圖如圖 4-17 所示。 電路的基本工作原理是： 當(dāng)可控開關(guān) V 處于通態(tài)時， 電源 Ui 經(jīng)開關(guān) V 向電感 L1 貯能。當(dāng) V 處于斷態(tài)后，L1 經(jīng) D 與 C2 構(gòu)成振蕩回路，其貯存的能量 轉(zhuǎn)至 C2，至振蕩回路電流過零，L1 上的能量全部轉(zhuǎn)移至 C2 上之后，D 關(guān)斷，C2 經(jīng) L2 向負(fù)載 R a供電。輸出電壓為： Uo ?+Ui 1

9、? aC EUi V G C2+L2L1 D C1-R Uo-圖 4-17 Zeta 斬波電路原理圖 若改變導(dǎo)通比 α，則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低。當(dāng) 0<α<1/2 時為降壓，當(dāng) 1/2<α<1 時為升壓。2、控制與驅(qū)動電路控制電路以 SG3525 為核心構(gòu)成， SG3525 為美國 Silicon General 公司生產(chǎn)的專用 PWM 控制 集成電路，其內(nèi)部電路結(jié)構(gòu)及