【正文】 畢業(yè)論文 19 當(dāng)上述電路電源公用而負(fù)載為三個(gè)獨(dú)立負(fù)載時(shí)，則為 三相一重?cái)夭娐?，而?dāng)電源為三個(gè)獨(dú)立電源，向一個(gè)負(fù)載供電時(shí)，則為一相三重?cái)夭娐贰６齻€(gè)單元電流的脈動(dòng)幅值互相抵消，使總的輸出電流脈動(dòng)幅值變得很小。 圖 所示為三相三重降壓斬波電路 及其波形。與此不同，多相多重?cái)夭娐肥窃陔娫春拓?fù)載之間接入多個(gè)結(jié)構(gòu)相同的基本斬波電路而構(gòu)成的。 使 2V 保持通時(shí)， 3V 、 3VD 和 4V 、 4VD 等效為又一組電流可逆斬波電路，向電動(dòng)機(jī)提供負(fù)電壓，可使電動(dòng)機(jī)工作于第 4 象限 多重多相 斬波電路 多相多重?cái)夭娐? 是另一種復(fù)合概念的斬波器。當(dāng)需要電動(dòng)機(jī)進(jìn)行正，反轉(zhuǎn)以及可電動(dòng)又可制動(dòng)的場(chǎng)合，就必須將兩個(gè)電流可逆斬波電成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 18 路組合起來(lái)，分別向電動(dòng)機(jī)提供正向和反向電壓，即成為橋式可逆斬波電路。 這樣，在一 個(gè)周期內(nèi)，電樞電流沿正，負(fù)兩個(gè)方向流通，電流不斷，所以響應(yīng)很快。兩種工作情況與前面討論過(guò)的完全一樣，此外該電路還有第三種工作方式，即在一個(gè)周期內(nèi)交替的作為降壓斬波電路和升壓斬波電路工作。 圖 電流可逆斬波電路 及其波形 a) 電路圖 b) 波形 圖 1V 和 1VD 構(gòu)成降壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)為電動(dòng)運(yùn)行，工作于第 1 象限， 2V 和 2VD 構(gòu)成升壓斬波電路，電動(dòng)機(jī)作再生制動(dòng)運(yùn)行，工作于第2 象限，要注意的是必須防止 1V 和 2V 同時(shí)導(dǎo)通而導(dǎo)致的電源短路。降壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第 1 象限，升壓斬波電路能使電動(dòng)機(jī)工作于第 2 象限， 電流可逆斬波電路 是降壓斬波電路與升壓斬波電路組合。此外，對(duì)相同結(jié)構(gòu)的基本斬波電路進(jìn)行組合，可構(gòu)成多相多重?cái)夭娐?，可使斬波電路的整體性能得到提高。兩種電路的輸出電壓為正極性的。同時(shí)， 2C 向負(fù)載供電， 2L 的電流則經(jīng) VD 續(xù)流。 同時(shí)， E 和 1C 共同魔法 R 供電，并向 2C 充電。 V 處于 斷態(tài) 時(shí) ，11VDE L C? ? ? — 負(fù) （ 2C 和 R ） 回路及 2 VDL ??負(fù)載回路同時(shí)導(dǎo)電，此階段 E 和 1L 既向負(fù)載供電，同時(shí)也向 1C 充電（ 1C 貯存的能量在 V處于通態(tài)時(shí)向 2L 轉(zhuǎn)移）。 V 處于斷態(tài)的時(shí)間 offt 則電容電流和時(shí)間的乘積為 1I offt 。電路相當(dāng)于開(kāi)關(guān) S 在 A、 B兩點(diǎn)之間交替切換。當(dāng) V 處于斷 態(tài) 時(shí)， 1 VDE L C? ? ? 回路和 2 VDRL?? 回路有電流。升降壓斬波電路工作波形給出了電源電流 1i 和負(fù)載電流 2i 的波形，設(shè)兩者的平均值分別為 1I 和2I ，當(dāng)電流脈動(dòng)足夠小時(shí)，有 (142) EEtT tEttU ??????? 1ononof fonooffon21 ttII ?? ?T tu0 L 0don offEt Ut?成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 14 由上式可得： (143) 如果 V ， VD 為沒(méi)有損耗的理想開(kāi)關(guān)時(shí)，則 (144) 其輸出功率和輸入功率相等，可將其看作直流變壓器。 圖 升降壓斬波電路波形 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 內(nèi)電感 L 兩端電壓 Lu 對(duì)時(shí)間的積分為零，即 (139) 當(dāng) V 處于通態(tài)時(shí) LuE? ， 而當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí) Louu?? ，于是 (140) 所以輸出電壓為 (141) 可見(jiàn)，若改變導(dǎo)通比則輸出電壓可以比電源電壓高，也可以比電源電壓低，當(dāng) 0α1/2 時(shí)為降壓，當(dāng) 1/2α1 時(shí)為升壓，故稱(chēng)作升降壓斬波電路。 V 斷 開(kāi)時(shí)， L 的能量向負(fù)載釋放，電流為 2i 。 ? ? R EEREmI o ?? ???? Mmmett????11lnonx?????????? eem 11成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 13 V 導(dǎo)通時(shí)，電源 E 經(jīng) V 向 L 供電使其貯能，此時(shí)電流為 1i 。另外，當(dāng) 2tt? 時(shí)， 2i =0，可求得 2i 持續(xù)的時(shí)間 xt ，即 (137) 當(dāng) x offtt? 時(shí)，電路為電流斷續(xù)工作狀態(tài)， x offtt? 是電流斷續(xù)的條件，即 (138) 根據(jù)此式可對(duì)電路的工作狀態(tài) 做出 判斷 。當(dāng)升壓斬波電路用于直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)時(shí)，通常是在直流電動(dòng)機(jī)再生制動(dòng)時(shí)把電能回饋給直流電源，由于實(shí)際電路中電感 L 值不可能為無(wú)窮大，因此該電路和降壓斬波電路一樣，也有電動(dòng)機(jī)電樞電流連續(xù)和斷續(xù)兩種工作狀態(tài)，由于直流電源的電壓基本是恒定的，因此不必并聯(lián)電容器，此時(shí)電路及工作波形如圖所示： a) 圖 用于直流電動(dòng)機(jī)回饋能量的升壓斬波電路及其波形 a) 電路圖 b）電流連續(xù)時(shí) c）電流斷續(xù)時(shí) 當(dāng) V 處于通態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為 1i ， 電機(jī)電樞回路電阻與線(xiàn)路電阻之和為 R ，可以 得 到 下式 t O T O E t c) u o i o i 1 i 2 t 1 t 2 t x t onnnnnnnn t off I 20 t T E i O O i 1 i 2 I 10 I 20 I 10 t on t off u O t b) REIEUI 2oo1 1???M11dd ERitiL ??成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 11 (127) 設(shè) 1i 的初值 為 10I ，解上式得 (128) 當(dāng) V 處于斷態(tài)時(shí)，設(shè)電動(dòng)機(jī)電樞電流為 2i ，得下式 (129) 設(shè) 2i 的初始值為 20I ,解上式得 (130) 當(dāng)電流連續(xù)時(shí)， 由圖 的電流波形可看出， ontt? 時(shí)刻 1 20iI? ，tT? 時(shí)刻 2 10iI? ，由此可得 (131) (132) 由以上兩式得 (133) (134) 與降壓斬波電路一樣，把上面兩用泰勒級(jí)數(shù)線(xiàn)近似，得 (135) 該式表示了 L 為無(wú)窮大時(shí)電樞電流的平均值 oI ， 即 EERitiL ??? M22dd1 1 0 (1 )ttMEi I e eR????? ? ?2 2 0 (1 )o n o nt t t tMEEi I e eR?????? ? ?2 0 1 0 (1 )o n o nttMEI I e eR??????＝1 0 2 0 (1 )o f f o f fttMEEI I e eR???????＝? ?1 0 2 0 EI I m R?? ? ?201111o fftM TE e E e EImR R e Re?????? ????? ??????? ? ?????????＝10 11ont TM TE e e E e e EImR R e Re? ? ??????? ?????? ??????? ? ?????????＝成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 12 (136) 該式表明，以電動(dòng)機(jī)一側(cè)為基準(zhǔn)看，可將直流電源電壓看作是被降低到了 E? 。 如果忽略電路中的損耗，則由電源提供的能量?jī)H由負(fù)載 R 消耗 ，即 (124) 該式表明與降壓斬波電路一樣，升壓斬波電路可看作直流變壓器。將升壓比的倒數(shù)記作 ? ，即 , 則 β 和 ? 關(guān) 系為 (122) 因此式（ 121） 可表示為 (123) 升壓斬波電路之所以能使輸出電壓高于電源電壓，關(guān)鍵有兩個(gè)原因：一是 L 儲(chǔ)能之后具有使電壓泵升的作用，二是電容 C 可將輸出電壓保持住。 其工作的原理波形圖如下所示 0i GE0i oI 1 圖 升壓斬波電路工作波形 設(shè) V 通態(tài)的時(shí)間為 ont ，此階段 L 上積蓄的能量為 ： 設(shè) V 斷態(tài)的時(shí)間為 offt ，則此期間電感 L 釋放能量為 ： ontEI1? ? off1o tIEU ?R EUREmT tttitiTI t t moxon0 0 21o on x dd1 ???????? ????????? ?? ? ? ?成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 9 穩(wěn)態(tài)時(shí)，一個(gè)周期 T 中 L 積蓄能量與釋放能量相等 ，即 (120) 化簡(jiǎn)得 (121) 由于上式中的 /1offTt? ，輸出電壓高于電源電壓，故稱(chēng)該電路為升壓斬波電路。 此時(shí)負(fù)載電流平均值為 ooon1 IITtI ???ooo1 IUEIEI ????????? ??? ?m emt ??? )1(1lnx11??? ???eemEmT ttT EttTEtU ?????? ?????? ???????? xonMxonono 1)( ?成都理工大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院本科畢業(yè)論文 8 (119) 升壓斬波電路 圖 升壓斬波電路 圖 該電路也是使用一個(gè)全控型器件，以下來(lái)分析電路的工作原理：首先假設(shè)電路中的電感 L 值很大，電容 C 值也很大， V 處于通態(tài)時(shí)，電源 E 向電感 L 充電，電流恒定 1I ，電容 C 向負(fù)載 R 供電，輸出電壓OU 恒定。 在負(fù)載電流斷續(xù)工作情況下，負(fù)載電流 降到零，續(xù)流二極管 VD即關(guān)斷，負(fù)載兩端電壓等于 ME 。這種情況下，假設(shè)電源電流平均值為 1I ，則有 (114) 其值小于等于負(fù)載電流 oI ，由上式得