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1、精品word学习资料可编辑桥式可逆斩波电路的设计1 设计任务1. 方案设计2. 完成主电路的原理分析 , 各主要元器件的挑选3. 驱动电路的设计4. 绘制系统硬件图5. 利用 matlab 仿真软件建模并仿真，猎取输出电压电流波形，并对结果进行分析2 初始条件设计一桥式可逆斩波电路（ IGBT），已知电源电压为 400V，反电动势负载，其中 R的值为 5，L 的值为 1 mH，E=50V；pemM；b3 设计思路第一明确什么是斩波电路，明白其定义，分类与应用后知桥式可逆斩波电路是利用不同的基本斩波电路进行组合而构成的复合斩波电路，那么，就必需从最基本的斩波电路着手，循序渐进地分析，最终设计出桥
2、式可逆斩波电路, 并利用 matlab 软件得到正确的波形； JOV4W；4 设计过程直流- 直流变流电路（ DC-DC Converter ）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，包括直接直流变流电路和间接直流变流电路；直接 直流变流电路也称斩波电路（ DC Chopper），它的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，一般是指直接将直流电变为另始终流电，这种情 况下输入与输出不隔离； 6vgUo；直流斩波电路的种类较多，最基本的电路是降压斩波电路和升压斩波电路，利用它们进行组合可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路，桥式可逆名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可
3、编辑斩波电路，而桥式可逆斩波电路又可看做是电流可逆斩波电路的升级版或由两个电流可逆斩波电路组合而成； bzxqp；4.1 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显现反电动势，如图中EM所示；降压斩波电路的原理图及工作波形如图 1 所示； Jh28W；名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑VLi GEVDu oi oR+ME M-名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑i Gt onOTa)t offt名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑ii oi 12I 10I 20Ot
4、1tu oE名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑Oi Gi G Oi ot ontb)t offtTtx名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑ii 12Ot 1I 20t 2tu oEEOE Mtc)图 1 降压斩波电路的原理图及工作波形a) 电路图 b) 电留恋续时的波形c) 电流断续时的波形工作原理 ：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 i o 按指数曲线上升； t =t 1 时刻掌握 V 关断，负载电流经二极管VD续流，负载名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑电压 uo 近似为零，负载电流呈指数曲线下降；为了使负载
5、电留恋续且脉动小通常使串接的电感 L 值较大； ErRQg；数量关系：电留恋续时，负载电压平均值是名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑U otont onE toffton EE T名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑t on V 通的时间， t off 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；负载电流平均值是IoUoEM R电流断续时， Uo 被抬高，一般不期望显现；4.2 升压斩波电路升压斩波电路的原理图及工作波形如图2 所示；LVDi 1i oEi GVCuoRia)GOti oI 1Otb)图 2 升
6、压斩波电路原理及其工作波形a) 电路图 b) 波形工作原理：假设 L 值很大， C值也很大； V导通时， E 向 L 充电，充电电流恒为I 1，同时 C 的电压向负载供电，因 C值很大，输出电压 uo 可以看做为恒值，记EI 1ton名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑U oEI 1toff名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑为 Uo；设 V通的时间为 t on，此阶段 L 上积蓄的能量为；V断时， E 是 L 共同向 C充电并向负载 R供电；设 V断的时间为 t off ，就此期间电感 L 释放能量 为；稳态时，一个周期 T 中 L 积蓄能量与释放能量相等；即有: bEN
7、6y；名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑EI 1tonU oEI 1toff名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑化简得：UtonotofftoffETEtoff名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑输出电压高于电源电压，故称该电路为升压斩波电路, 也称之为 boost 变换器；T / t off升压比，调剂其大小即可转变Uo 大小；将升压比的倒数记作 ，就和导通占空比 a 有如下关系：1因此UEE11o1升压斩波电路的典型应用：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；
8、用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形如图 3 所示； SQdY；KLVD名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑MEMVuoE名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑图 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) 电留恋续时 c) 电流断续时用于直流电动机传动时，通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给直流电源；实际电路中电感 L 值不行能为无穷大，因此该电路和降压斩波电路一样，也有电动机电枢电留恋续和断续两种工作状态；此时电机的反电动势相当于 图 2 电路中的电源，而此时的直流电源相当于图2 中电路中的负载；由于直流电源的电压基本是恒定的，因此不
9、必并联电容；JIL0E ；4.3 电流可逆斩波电路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；降压斩波电路拖动直流电动机时，如图1 所示，电动机工作于第1 象限；图 3 所示升压斩波电路中，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，拖动直流电动机时，电动机的电枢电流可V1uoEVD2LRioV2VD1uoMEOioi V1iD1tM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；其电路及其波形如图 4 所示； v5eGa；名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑图 4 电流可逆斩波电路及其波形a) 电路图
10、b) 波形工作原理： V1 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，工作于第 1 象限； 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，工作于第2 象限；要引起留意的是必需防止 V1 和 V2 同时导通而导致的电源短路；只作降压斩波器运行时， V2 和 VD2 总处于断态，只作升压斩波器运行时，就V1 和 VD1 总处于断态；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；当降压斩波电路或升压斩波电路的电流断续而为零时，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
11、电流流过；以图 4 为例说明；在一个周期内，电枢电流沿正，负两个方向流通，电流不断，所以响应很快；agErY；局限性：电流可逆斩波电路：电枢电流可逆，两象限运行，但电压极性是单向的；由此思路设计出桥式可逆斩波电路；1gZkD；4.4 桥式可逆斩波电路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，分别向电动机供应正向和反向电压，成为桥式可逆斩波电路，如图 5 所示； yuJBc；名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑V1VD2EuoLRioMV3VD4名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑VD1+ E -VD3V2名师归纳总结欢迎下载精品wo
12、rd学习资料可编辑图 5 桥式可逆斩波电路工作原理：当使 V4 保持通态时，该斩波电路就等效为图4 所示的电流可逆斩波电路，向电动机供应正电压，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；此时，需防止V3 导通造成电源短路；当使 V2 保持为通态时， V3，VD3，V4 ，VD4 等效为又一组电流可逆斩波电路，向电动机供应负电压，可使 电动机工作于第 3，4 象限；其中 V3 和 VD3 构成降压斩波电路，向电动机供电使其工作于第 3 象限即反转电动状态，而 V4 和 VD4 构成升压斩波电路，可使电动 机工作于第 4 象限即反转再生制动状态； 7vyij ；工作方式：双极性工作方式，单极性工作方式，受限单极性工作方式；4.4.1 双极性工作方式V1 与 V4 同时通断， V2 与 V3 同时通断； V1 与 V2 通断互补， V3 与 V4通断互补；输出电压波形中电压有正有负，故称双极性，如图6 所示； K5AVy；uo0ta)名师归纳总结欢迎下载精品word学习资料可编辑图 6 桥式可逆斩波电路双极性工作方式波形a) 输出电压 b) 电留恋续时 c) 电流断续时
