【正文】 應(yīng)用 .隨之出現(xiàn)了諸如降壓斬波電路、升壓斬波電 路、升降壓斬波電路、復(fù)合斬波電路等多種方式的變換電路 . 直流斬波技術(shù)已被廣泛用于開關(guān)電源及直流電動機(jī)驅(qū)動中，使其控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)、節(jié)約電能的效果。全控型電力電子器件 IGBT 在牽引電傳動電能傳輸與變換、有源濾波等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。 TDC1 型學(xué)習(xí)機(jī)是為了配合高等工科院校及高等?？萍夹g(shù)學(xué)校的 “電力電子 ”或 “半導(dǎo)體變流技術(shù) ”等課程中的直流斬波電路實(shí)驗(yàn)并根據(jù)當(dāng)今電力電子技術(shù)的發(fā)展方向及應(yīng)用而設(shè)計(jì)的新型實(shí)驗(yàn)裝置。該學(xué)習(xí)機(jī)面板上畫有原理圖。各測試點(diǎn)均裝有測試探頭可以鉤住的端子。測試電壓及波形十分方便。 使學(xué)生在實(shí)驗(yàn)課中安全、方便、直觀地觀察到各種電壓、電流的波形及數(shù)據(jù)。學(xué)生實(shí)驗(yàn)可以更加深入了解直流斬波電路的工作原理及其典型的應(yīng)用電 . 關(guān)鍵詞 ： 直流 ；電力電子；變換電路； 5 單相、三相不可控電流蓄 電 池濾波電容 DCDC 變換器 負(fù)載 第一章 摘要 直流斬波電路的介紹 直流變換技術(shù)已被廣泛的應(yīng)用于開關(guān)電源及直流電動機(jī)驅(qū)動中，如不間斷電源（ UPS）、無軌電車、地鐵列車、蓄電池供電的機(jī)動車輛的無級變速及 20 世紀(jì) 80年代興起的電動汽車的控制。從而使上述控制獲得加速平穩(wěn) 、快速響應(yīng)的性能，并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。直流變換系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如下圖 1所示。由于變速器的輸入是電網(wǎng)電壓經(jīng)不可控整流而來的直流電壓，所以直流斬波不僅能起到調(diào)壓的作用，同時(shí)還能起到有效地抑制網(wǎng)側(cè)諧波電流的作用。 直流變換系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 6 直流斬波電路的發(fā)展前景 直流傳動是斬波電路應(yīng)用的傳統(tǒng)領(lǐng)域，而開關(guān)電源則是斬波電路應(yīng)用的新領(lǐng)域，前者的應(yīng)用是逐漸萎縮，而后者的應(yīng)用方興未艾、欣欣向榮，是電力電子領(lǐng)域的一大熱點(diǎn)。 DC/DC 變換是將固定的直流電壓變換成可變的 直流電壓，也稱為直流斬波。直流變換電路的用途非常廣泛，包括直流電動機(jī)傳動、開關(guān)電源、單相功率因數(shù)校正，以及用于其他領(lǐng)域的交直流電源。 斬波器的工作方式有：脈寬調(diào)制方式（ Ts 不變，改變 ton）和頻率調(diào)制方式（ ton不變，改變 Ts）兩種。前者較為通用，后者容易產(chǎn)生干擾。當(dāng)今世界軟開關(guān)技術(shù)使得 DC/DC 變換器發(fā)生了質(zhì)得變化和飛躍。美國 VICOR 公司設(shè)計(jì)制造得多種 ECI 軟開關(guān) DC/DC 變換器，最大輸出功率有 300W、 600W、 800W 等，相應(yīng)得功率密度為（ 、 17） W/cm3，效率為（ 80—90） %。 日本 NemicLambda公司最新推出得一種采用軟開關(guān)技術(shù)得高頻開關(guān)電源模塊 RM 系列，其開關(guān)頻率為 200—300KHz,功率密度已達(dá) 27W/cm3，采用同步整流器（ MOSFET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到 90%。 7 EVDLRVEm 第二章 降壓直流斬波電路設(shè)計(jì) 降壓斬波電路工作原理 降壓斬波電路（ Buck Chopper） 電路的原理圖如圖 2所示， 圖 2 降壓斬波電路主電路 此電路使用一個(gè)全控型器件 V，圖中為 IGBT，若采用 晶閘管，需設(shè)置使晶閘管關(guān)斷的輔助電路。并設(shè)置了續(xù)流二極管 VD，在 V 關(guān)斷時(shí)給負(fù)載中電感電流提供通道。主要用于電子電路的供電電源，也可拖動直流電動機(jī)或帶蓄電池負(fù)載等，后兩種情況下負(fù)載中均會出現(xiàn)反電動勢，如圖中 Em所示。 工作原理：當(dāng) t=0 時(shí)刻驅(qū)動 V導(dǎo)通，電源 E向負(fù)載供電，負(fù)載電壓 uo=E，負(fù)載電流 io按指數(shù)曲線上升。 當(dāng) t=t1 時(shí)控制 V 關(guān)斷，二極管 VD續(xù)流，負(fù)載電壓 uo近似為零，負(fù)載電流呈指數(shù)曲線下降，通常串接較大電感 L 使負(fù)載電流連續(xù)且脈動小。 此電路的基本數(shù)量關(guān)系為： （ 1）電流 連續(xù)時(shí) 負(fù)載電壓的平均值為 (11) 式中， ton 為 V處于通態(tài)的時(shí)間， toff 為 V處于斷態(tài)的時(shí)間， T 為開關(guān)周期， ? 為導(dǎo)通占空比，簡稱占空比或?qū)ū?。?fù)載電流平均值為 (12) （ 2）電流斷續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓 uo 平均值會被抬高，一般不希 望出現(xiàn)電流斷續(xù)的情況。 斬波電路有三種控制方式： EETtEtt tU ono ffonono ?????REUI moo?? 8 脈沖寬度調(diào)制（ PWM）：保持開關(guān)周期 T 不變，調(diào)節(jié)開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton， 頻率調(diào)制：保持開關(guān)導(dǎo)通時(shí)間 ton 不變，改變開關(guān)周期 T。 混合型： ton 和 T 都可調(diào)，使占空比改變。 IGBT 驅(qū)動電路選擇 IGBT的門極驅(qū)動條件密切地關(guān)系到他的靜態(tài)和動態(tài)特性。門極電路的正偏壓 uGS、負(fù)偏壓 uGS 和門極電阻 RG的大小，對 IGBT 的通態(tài)電壓、開關(guān)、開關(guān)損耗、承受短路能力及du/dt 電流等參數(shù)有不同程度的影響。其中門極正電壓 uGS 的變化對 IGBT 的開通特性，負(fù)載短路能力和 duGS/dt 電流有較大的影響，而門極負(fù)偏壓對關(guān)斷特性的影響較大。同時(shí)，門極電路設(shè)計(jì)中也必須注意開通特性，負(fù)載短路能力和由 duGS/dt 電流引起的誤觸發(fā)等問題。根據(jù)上述分析，對 IGBT 驅(qū)動電路提出以下要求和條件： (1)由于是容性輸出輸出阻抗；因此 IBGT 對門極電荷集聚很敏感，驅(qū)動電路必須可靠，要保證有一條低阻抗的放電回路。 (2)用低內(nèi)阻的驅(qū)動源對門極電容充放電，以保證門及控制電壓 uGS有足夠陡峭的前、后沿，使 IGBT 的開關(guān)損耗盡量小。另外， IGBT 開通后，門極驅(qū) 動源應(yīng)提供足夠的功率，使 IGBT 不至退出飽和而損壞。 (3)門極電路中的正偏壓應(yīng)為 +12～ +15V；負(fù)偏壓應(yīng)為 2V～ 10V。 (4)IGBT 驅(qū)動電路中的電阻 RG 對工作性能有較大的影響， R