電力電子技術(shù) 第4章 直流-直流變換電路

第4章直流-直流變換電路12023/2/14.1直流斬波器的基本電路4.4晶閘管作為電力電子開(kāi)關(guān)的斬波器4.3直流斬波器在電力傳動(dòng)中的應(yīng)用4.2帶輸出變壓器的直流變換電路4.5斬控式交流調(diào)壓電路<>2023/2/124.1直流斬波器的基本電路基本電路<>4.1.1降壓型（Buck)斬波電路4.1.2升壓型（Boost)斬波電路4.1.3升-降壓型（Buck-Boost)斬波電路4.1.4丘克(Quk)電路4.1.1降壓型（Buck)斬波電路降壓型（Buck)斬波電路電流斷續(xù)電路構(gòu)成電流連續(xù)><42023/2/14.1.1降壓型（Buck)斬波電路——電路構(gòu)成圖中S為電力電子開(kāi)關(guān)，可用全控型電力電子器件來(lái)實(shí)現(xiàn)，也可用晶閘管加適當(dāng)?shù)膿Q流電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。電力電子開(kāi)關(guān)按照一定的規(guī)律周期性地開(kāi)通和關(guān)斷，其工作周期為T(mén)，開(kāi)關(guān)接通的時(shí)間為T(mén)on，關(guān)斷的時(shí)間為T(mén)off。

斬波周期為：Ton與T的比值為占空比D

VD為續(xù)流二極管，與電子開(kāi)關(guān)交替工作。L為儲(chǔ)能電感，C為濾波電容器，R為負(fù)載電阻，U為直流電源52023/2/14.1.1降壓型（Buck)斬波電路——電流連續(xù)在S閉合期間，回路方程為

S關(guān)斷器件的回路電壓方程為

在一個(gè)周期中電感電流的變化規(guī)律為

62023/2/14.1.1降壓型（Buck)斬波電路——電流連續(xù)負(fù)載電壓與電源電壓的關(guān)系為電感電流的峰-峰值IPP為

電感電流連續(xù)的臨界值ILB為

在D=0.5時(shí)達(dá)到最大值，就是說(shuō)在D=0.5時(shí)電流最容易斷續(xù)。

72023/2/14.1.1降壓型（Buck)斬波電路——電流斷續(xù)如果令電流斷續(xù)時(shí)電感電流平均值（也就是負(fù)載電流平均值IO）與ILB的比值為k，不難推出電流斷續(xù)時(shí)負(fù)載電壓與D和k的關(guān)系為4.1.2升壓型（Boost)斬波電路升壓型（Boost)斬波電路元件選擇電流斷續(xù)電流連續(xù)電路構(gòu)成<>92023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電路構(gòu)成S閉合時(shí)，電源U、電感L、S形成回路，S兩端的電壓為0，電源向電感輸送電能，電感電流上升。由于S的閉合二極管VD兩端的電壓為－UO，VD阻斷，C通過(guò)R形成放電回路，供給負(fù)載電壓。102023/2/1如果S斷開(kāi)，切斷了電感的充電回路，由于電感中的電流不能突變，電感、電源、二極管和負(fù)載形成回路。電感兩端出現(xiàn)感應(yīng)電壓，方向左負(fù)右正，該電壓與電源順向串聯(lián)后與負(fù)載連接，使得電容器兩端的電壓即負(fù)載電壓高于電源電壓，所以該電路叫做升壓型斬波器。4.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電路構(gòu)成112023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電流連續(xù)仍設(shè)電子開(kāi)關(guān)S閉合的時(shí)間為T(mén)on，電子開(kāi)關(guān)斷開(kāi)的時(shí)間為T(mén)off。閉合時(shí)電感電壓uL=U，S斷開(kāi)時(shí)uL=U－UO，uL的波形為矩形波。電感電壓不可能出現(xiàn)直流成分，uL波形的正面積與負(fù)面積應(yīng)相等，即UTon=（U－UO）Toff。或UDT=（UO－U）（1－D）T，由此得出負(fù)載電壓與電源電壓的關(guān)系為

122023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電流連續(xù)

電感電流的變化規(guī)律為電感電流iL的峰-峰值為

臨界電流ILB為

132023/2/1臨界電流ILB為

二極管的電流平均值就是負(fù)載電流平均值，在臨界連續(xù)時(shí)，二極管電流IVD為一三角形，其平均值IOB為三角形的面積除以開(kāi)關(guān)周期T，即

4.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電流連續(xù)142023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電流斷續(xù)Boost電路在電感儲(chǔ)能不夠大時(shí)也會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象152023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——電流斷續(xù)可計(jì)算出此時(shí)UO與U的關(guān)系為

162023/2/14.1.2升壓型（Boost)斬波電路——元件選擇

電子開(kāi)關(guān)的選擇：電子開(kāi)關(guān)承受的最大電壓為Uo,通過(guò)的電流按下式計(jì)算：

續(xù)流二極管的電壓和電流的選擇原則與電子開(kāi)關(guān)相同。電感的選擇與斬波頻率、電源電壓、占空比以及臨界連續(xù)電流等因素有關(guān)，為：

電容：電容的大小決定輸出電壓的波動(dòng)程度，可按下式計(jì)算

4.1.3升-降壓型（Buck-Boost)斬波電路<>升-降壓型特性曲線電路結(jié)構(gòu)數(shù)量關(guān)系182023/2/14.1.3升-降壓型（Buck-Boost)斬波電路——電路結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：在與升壓和降壓電路相同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)上S、L、VD的位置又發(fā)生了變化。仍定義開(kāi)關(guān)S的工作周期為T(mén)，S閉合的時(shí)間為T(mén)on，S斷開(kāi)的時(shí)間為T(mén)off工作過(guò)程：在S閉合期間，電源通過(guò)開(kāi)關(guān)與電感形成回路，電感電流上升，在圖中該電流的方向是順時(shí)針的。此時(shí)二極管承受反壓阻斷，負(fù)載電流由電容器放電提供。S斷開(kāi)時(shí)，由于電感電流不能突變，電流通過(guò)負(fù)載和二極管形成回路，向電容器充電和供給負(fù)載以電能，在圖中，電流的方向是反時(shí)針的。

192023/2/14.1.3升-降壓型（Buck-Boost)斬波電路——數(shù)量關(guān)系電感電壓不可能有直流成分，即uL波形的正負(fù)面積相等由此得出負(fù)載電壓與電源電壓的關(guān)系為：202023/2/14.1.3升-降壓型（Buck-Boost)斬波電路——特性曲線電路結(jié)構(gòu)丘克(Quk)電路工作原理4.1.4丘克(Quk)電路222023/2/14.1.4丘克(Quk)電路——電路結(jié)構(gòu)電源端和負(fù)載端分別串接了電感L1和L2，電感量很大，使得電源電流iL1和負(fù)載電流iL2為恒定值，在以下的討論中將電源和負(fù)載都看成具有恒流特性iL1=Ii；iL2=IO。該電路的儲(chǔ)能元件為電容器C，它的作用相當(dāng)于Buck-Boost電路中的儲(chǔ)能電感。丘克電路的主路接線圖232023/2/14.1.4丘克(Quk)電路——工作原理

S閉合期間S斷開(kāi)期間

負(fù)載電流和電源電流之間的關(guān)系為

電路無(wú)損耗，輸入功率等于輸出功率，輸入電壓和輸出電壓的關(guān)系為

4.2帶輸出變壓器的直流變換電路直流變換器<>4.2.1單端正激直流變換器4.2.2回掃式（單端反激式）直流變換器4.2.3雙管正激式直流變換器4.2.4雙管反激式直流變換器252023/2/14.2.1單端正激直流變換器帶輸出變壓器的單端正激（Forward）直流變換器的主電路原理圖如圖所示。由下面的分析可看出，該電路實(shí)際上是在Buck電路中加入了變壓器，許多特點(diǎn)與Buck電路相似。圖中S為電子開(kāi)關(guān)，N1為輸出變壓器的初級(jí)，N2為變壓器的次級(jí)線圈，N3的作用是在S斷開(kāi)時(shí)為變壓器磁場(chǎng)能量的釋放提供通道。262023/2/1在S閉合時(shí)，線圈N1兩端電壓u1=U，電流i1流過(guò)N1，按圖中所標(biāo)同名端的位置，次級(jí)線圈N2兩端的電壓上正下負(fù)，N3兩端的電壓下正上負(fù)。電壓的大小為4.2.1單端正激直流變換器272023/2/14.2.1單端正激直流變換器VD1正偏導(dǎo)通，VD2、VD3均承受反壓而截止。N1中的電流i1開(kāi)始上升，i1中包括兩部分：耦合電流i01和激磁電流ir1。ir1從0開(kāi)始上升i01產(chǎn)生的磁通Ф01恰好與i2產(chǎn)生的磁通Ф2相抵消，總磁通為Ф，激磁磁通為Фr1，則282023/2/14.2.1單端正激直流變換器

虛線圈中的部分為一個(gè)除去電源和開(kāi)關(guān)部分的Buck電路，根據(jù)上面的分析虛線圈以外的部分可等效成一個(gè)直流電源U’和一個(gè)電子開(kāi)關(guān)S’。S’與S同步動(dòng)作，U’的大小為

由于激磁電流ir1線性上升，磁能釋放電流i3又線性下降，所以i3下降到0所需的時(shí)間可以用幾何方法來(lái)求得，設(shè)i3下降到0的時(shí)間為T(mén)F，則

因此負(fù)載電壓為292023/2/14.2.2回掃式（單端反激式）直流變換器回掃式（Flyback）直流變換器如圖所示，該電路又稱單端反激式直流變換器，由下面的分析可知，它相當(dāng)于在Buck-Boost電路中插入了變壓器而形成.電源與N1接通，N1、N2的“點(diǎn)”端電壓為正，二極管VD承受反壓而截止，N2中無(wú)電流，對(duì)N1不產(chǎn)生影響，電路中只相當(dāng)于一個(gè)電感與電源連接，這與Buck-Boost電路是完全相同的。S閉合期間302023/2/14.2.2回掃式（單端反激式）直流變換器

S斷開(kāi)期間，N1的電流通路被截?cái)啵娐返拇艌?chǎng)能量轉(zhuǎn)移到N2中，線圈的“點(diǎn)”端電壓為負(fù)，使得VD導(dǎo)通，N2、VD、UO構(gòu)成回路，回路電壓方程為312023/2/14.2.2回掃式（單端反激式）直流變換器在S開(kāi)通和關(guān)斷的兩種情況下電路中均為一個(gè)線圈有電流而另一個(gè)線圈無(wú)電流，所以變壓器在此電路中相當(dāng)于一個(gè)電感，u1相當(dāng)于電感電壓，在一個(gè)工作周期中，u1的平均值應(yīng)為0，S閉合的持續(xù)時(shí)間為DT，S關(guān)斷的持續(xù)時(shí)間為（1－D）T，因此

322023/2/14.2.3雙管正激式直流變換器S1和S2關(guān)斷后，N2中的電流消失，但磁路中儲(chǔ)存的磁能必須要有一個(gè)釋放的途徑。根據(jù)楞次定律，N1中電流的方向不能突變，繞組中感應(yīng)電壓的方向?yàn)椤?”端為負(fù)，N1中的電流通過(guò)VD1、直流電源正極、直流電源負(fù)極、VD2形成回路?？梢?jiàn)消磁作用是通過(guò)上述回路完成的，因此就省掉了消磁繞組。該電路的變壓器只有初級(jí)和次級(jí)兩個(gè)繞組而沒(méi)有消磁繞組。但是比單端正激式電路多了一個(gè)電子開(kāi)關(guān)。兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)S1和S2也是單向?qū)щ娦偷?，電流只能從上向下流?dòng)。電路工作時(shí)S1和S2同時(shí)開(kāi)通，此時(shí)變壓器初級(jí)繞組兩端的電壓為上正下負(fù)，兩個(gè)二極管處于關(guān)斷狀態(tài)，變壓器把由于S1和S2導(dǎo)通形成的電流耦合到次級(jí)，經(jīng)整流后供給負(fù)載。332023/2/14.2.4雙管反激式直流變換器反激式直流變換器不需要消磁繞組，其變壓器實(shí)際上相當(dāng)于一個(gè)電感。電子開(kāi)關(guān)接通時(shí)直流電源通過(guò)初級(jí)繞組為電感供給能量，電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，電感的儲(chǔ)能通過(guò)次級(jí)繞組釋放。但是完全作到這一點(diǎn)的條件是兩個(gè)繞組必須完全緊密地耦合，也就是沒(méi)有漏感。實(shí)際上變壓器的漏感是不會(huì)完全沒(méi)有的，如果變壓器的初級(jí)繞組存在著漏感，從電源吸收的能量以磁能的形式儲(chǔ)存，一部分磁力線與N1和N2共同交鏈，而另一部分僅與N1交鏈，這部分能量不可能傳輸?shù)阶儔浩鞯拇渭?jí)。當(dāng)電子開(kāi)關(guān)關(guān)斷時(shí)，這些能量會(huì)在初級(jí)繞組形成過(guò)電壓。為防止這個(gè)過(guò)電壓造成的危害，常在變壓器的初級(jí)加RCD吸收網(wǎng)絡(luò)（關(guān)于吸收網(wǎng)絡(luò)詳見(jiàn)電力電子器件的緩沖電路一節(jié)）。采用雙管反激式直流變換器的電路形式可以不設(shè)RCD吸收網(wǎng)絡(luò)4.3.2降壓和升壓型斬波器組合供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)4.3.3可以四象限運(yùn)行的直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)4.3直流斬波器在電力傳動(dòng)中的應(yīng)用直流斬波器應(yīng)用<>4.3.1降壓型斬波器供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)4.3.4升壓型斬波器在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用4.3直流斬波器在電力傳動(dòng)中的應(yīng)用直流電動(dòng)機(jī)是通過(guò)調(diào)節(jié)其電樞或勵(lì)磁繞組的電壓來(lái)達(dá)到調(diào)速目的的，前者一般叫調(diào)壓調(diào)速，后者叫調(diào)磁調(diào)速。直流電機(jī)所需的電能一般都來(lái)自交流電網(wǎng)，對(duì)其進(jìn)行調(diào)速大致有兩種方案：

362023/2/14.3.1降壓型斬波器供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)圖中沒(méi)有濾波電容C，因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)兩端的電壓Ud基本上等于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)E，而旋轉(zhuǎn)電動(dòng)勢(shì)正比于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子部分有很大的慣性，機(jī)械時(shí)間常數(shù)比斬波器電子開(kāi)關(guān)的工作周期要大得多，在若干個(gè)斬波周期中轉(zhuǎn)速不會(huì)產(chǎn)生明顯的變化，所以轉(zhuǎn)子的慣性本身就有良好的濾波作用.電感周圍的虛線框的意思是電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子本身就有很大的電感，實(shí)際電路中是不是再外接電感根據(jù)具體需要而定。缺點(diǎn)：要想快速地制動(dòng)只能采取能耗制動(dòng)或摩擦制動(dòng)等措施，使電機(jī)在較短的時(shí)間減速或停機(jī)。并且，電機(jī)的制動(dòng)能量也不可能回饋到電網(wǎng)。372023/2/14.3.2降壓和升壓型斬波器組合供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)用一個(gè)降壓型斬波器（Buck）和一個(gè)升壓型斬波器（Boost）組合起來(lái)，共同驅(qū)動(dòng)一臺(tái)直流電動(dòng)機(jī)，可以做到既能在電動(dòng)狀態(tài)為電動(dòng)機(jī)調(diào)速又能為電動(dòng)機(jī)施加制動(dòng)力矩，并且可以將制動(dòng)能量回饋到電源。

S1、VD2組成Buck電路，電源把能量輸送給負(fù)載。S2、VD1組成Boost電路，負(fù)載把能量回饋給電源。

382023/2/14.3.2降壓和升壓型斬波器組合供電的電力傳動(dòng)系統(tǒng)在電流很小時(shí)，S1、S2、VD1、VD2這4個(gè)開(kāi)關(guān)器件是交替配合工作的，其控制規(guī)律如下：在電感電流iL的上升階段，為電子開(kāi)關(guān)S1加導(dǎo)通控制信號(hào)uK1；在電感電流iL的下降階段，為電子開(kāi)關(guān)S2加導(dǎo)通控制信號(hào)uK2。由于電子開(kāi)關(guān)實(shí)際上都是單向?qū)щ姷娜匦碗娏﹄娮悠骷?，?duì)其施加開(kāi)通驅(qū)動(dòng)信號(hào)它未必就能夠?qū)?，還必須要求電感電流的實(shí)際方向與電子開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通方向一致。因此可能出現(xiàn)兩個(gè)電子開(kāi)關(guān)都不導(dǎo)通的現(xiàn)象，在這種情況下電感電流就要通過(guò)兩個(gè)二極管中的一個(gè)形成回路。392023/2/1H型結(jié)構(gòu)的電路是對(duì)稱的，但對(duì)于4個(gè)橋臂，控制信號(hào)是不對(duì)稱的。通常通過(guò)S2、S4所在的橋臂控制電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，因此這兩個(gè)橋臂又稱為方向臂。

如果欲使電機(jī)反轉(zhuǎn)，則S2始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，S4始終保持截止?fàn)顟B(tài)，電路中B點(diǎn)與電源正極連接。此時(shí)電路也是一種二象限斬波電路只是電源的極性反接。在電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)狀態(tài)（無(wú)論電動(dòng)還是制動(dòng)），S4始終保持導(dǎo)通狀態(tài)，S2始終保持截止?fàn)顟B(tài)。電路中B點(diǎn)與電源負(fù)極連接。不難看出，此時(shí)的等效電路與二象限斬波電路相同。4.3.3可以四象限運(yùn)行的直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)402023/2/14.3.3可以四象限運(yùn)行的直流電力傳動(dòng)系統(tǒng)412023/2/14.3.4升壓型斬波器在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用串級(jí)調(diào)速是將繞線式交流異步電動(dòng)機(jī)的三相轉(zhuǎn)子電流通過(guò)匯流環(huán)引出，作為電源進(jìn)入三相不可控整流電路進(jìn)行整流，整流器的輸出端與晶閘管有源逆變電路的直流側(cè)相連接，作為有源逆變的直流電源。逆變后得到的交流電經(jīng)變壓器耦合又回送到電網(wǎng)，既達(dá)到了調(diào)速的目的，又充分利用了電能。但是，在電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速較低時(shí)，由于轉(zhuǎn)子電壓降低，整流器輸出直流電壓也降低。這個(gè)電壓就是逆變器的直流電源電壓，因?yàn)樗慕档停氩挥绊懩孀冸娐返墓ぷ?，就必須增大逆變角β。由第二章可知，逆變角越大，逆變電路交流?cè)的功率因數(shù)就越低。如果在整流器的輸出和逆變器的直流輸入端之間加入一個(gè)升壓型斬波器，可以提高功率因數(shù)，電路如圖所示。422023/2/14.3.4升壓型斬波器在串級(jí)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用礦井井架礦井提升機(jī)礦井提升機(jī)控制臺(tái)用于礦井提升機(jī)的串級(jí)調(diào)速設(shè)備4.4用晶閘管作為電力電子開(kāi)關(guān)的直流斬波器城市無(wú)軌電車大量使用直流斬波技術(shù)，許多是有晶閘管構(gòu)成的工礦用電力機(jī)車也普遍使用由晶閘管構(gòu)成的直流斬波器4.4用晶閘管作為電力電子開(kāi)關(guān)的直流斬波器<>4.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器4.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器4.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器晶閘管直流斬波器4.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器波形圖工作過(guò)程電路結(jié)構(gòu)晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器<>462023/2/14.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器——電路結(jié)構(gòu)晶閘管定寬調(diào)頻型斬波器的主電路原理圖如圖所示。圖中VT為主晶閘管，它與周圍的電容器C、電感L1和L2、二極管VD共同組成電力電子開(kāi)關(guān)，

LP為濾波電感，VDR為續(xù)流二極管。直流電源U通過(guò)上述斬波電路為直流電動(dòng)機(jī)M供電?？梢钥闯觯@是一個(gè)降壓型直流斬波器。晶閘管定寬調(diào)頻型直流斬波器主電路原理圖472023/2/14.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器——波形圖482023/2/14.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器——工作過(guò)程續(xù)流二極管導(dǎo)通階段，負(fù)載電流流經(jīng)續(xù)流二極管，iVDR=id=Id。ud=0，晶閘管兩端的電壓uVT=U>0，晶閘管具備主電路開(kāi)通條件。由于電感L1和L2中均沒(méi)有電流，電容器兩端電壓為電源電壓U，左正右負(fù)。等效電路如右圖。

1t=0時(shí)向晶閘管VT發(fā)出觸發(fā)脈沖，VT導(dǎo)通，VT的導(dǎo)通給續(xù)流二極管加反向電壓使其截止，此階段開(kāi)始電子開(kāi)關(guān)向負(fù)載供電，ud=U。VT的導(dǎo)通同時(shí)也構(gòu)成了L1C振蕩的回路，如右圖。2492023/2/14.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器——工作過(guò)程晶閘管關(guān)斷以后，由于電感中的電流不能突變，電流必然要尋求新的回路。新的振蕩回路為：C、L1、L2、VD，如圖。電容器電流的一部分為負(fù)載電流id，另一部分為L(zhǎng)2、VD支路的電流，即iC=

id+iVD。3t=t4時(shí)，電容器電流達(dá)到最大值，之后開(kāi)始下降，晶閘管承受的電壓由負(fù)變?yōu)檎藭r(shí)的等效電路如圖4-32（c）?？梢钥闯觯穗A段的等效電路與上一階段相同，只是電感電壓的方向發(fā)生了變化。當(dāng)t=t5時(shí)，iC下降到Id，續(xù)流二極管關(guān)斷。4502023/2/14.4.1晶閘管定寬調(diào)頻直流斬波器——工作過(guò)程續(xù)流二極管關(guān)斷以后的等效電路如右圖。二極管承受反壓截止，電源經(jīng)過(guò)電容器C、電感L1給負(fù)載供電。由于負(fù)載的恒流作用，電容器被以恒定電流Id充電，電壓uC線性增長(zhǎng)。56.在t=t6時(shí)，恒流充電使電容器電壓略大于電源電壓，續(xù)流二極管導(dǎo)通，負(fù)載電壓為0，進(jìn)入續(xù)流二極管VDR與電容器換流的階段，等效電路如圖所示。64.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器波形圖工作過(guò)程電路結(jié)構(gòu)晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器<>522023/2/14.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器——電路結(jié)構(gòu)VT1稱為主晶閘管，VDR為續(xù)流二極管，LP為濾波電感，M為直流電動(dòng)機(jī)。圖中的其它元件組成換流電路，其中VT2為輔助晶閘管，其作用是控制脈沖寬度、關(guān)斷主晶閘管。電路工作時(shí)，主晶閘管與輔助晶閘管的觸發(fā)信號(hào)為同一頻率，主晶閘管先導(dǎo)通，延遲一段時(shí)間后輔助晶閘管又導(dǎo)通，主晶閘管在同時(shí)關(guān)斷。532023/2/14.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器——波形圖542023/2/14.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器——工作過(guò)程1.在t=0時(shí)觸發(fā)VT1，VT1導(dǎo)通后由于電感L2的作用，形成VT1和VDR的換流過(guò)程，本階段的等效電路如圖4-34（a）。

2.VT1導(dǎo)通階段，等效電路如圖4-34（b），直流電源通過(guò)主晶閘管和電感L2向負(fù)載供電，iVT1=iL2=Id，由于流過(guò)電感的電流為直流Id，電感電壓為0，ud=U。以上兩個(gè)階段換流電路處于待工作狀態(tài)，電容器兩端電壓保持UC0。552023/2/14.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器——工作過(guò)程3.t=t2時(shí)，觸發(fā)輔助晶閘管VT2，VT2導(dǎo)通后構(gòu)成L1C振蕩回路，換流電路開(kāi)始工作，等效電路圖4-34（c）所示。

4.VT2關(guān)斷后，由VD1和仍處于導(dǎo)通狀態(tài)的VT1構(gòu)成新的振蕩回路，電路繼續(xù)振蕩。其等效電路如4-34（d）所示。562023/2/14.4.2晶閘管脈寬可調(diào)直流斬波器——工作過(guò)程5.VT1關(guān)斷后，VD2導(dǎo)通，形成新的振蕩回路，其等效電路如圖4-34（e）所示。該振蕩電路的總電感為L(zhǎng)=L1+L2，電路的參數(shù)發(fā)生了變化。

6.VD2關(guān)斷后，電源經(jīng)C、L1、VD1、L2給負(fù)載供電，等效電路如圖4-34（f）所示。因負(fù)載具有恒流特性，該電路的電流為Id，電感兩端的電壓突變?yōu)?，負(fù)載電壓ud=U-uC，主晶閘管兩端的電壓uVT1=uC。4.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器波形圖工作過(guò)程電路結(jié)構(gòu)逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器<>582023/2/14.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器——電路結(jié)構(gòu)VT1主晶閘管，其作用是向負(fù)載輸出斬波脈沖。VT2為輔助晶閘管，其作用是觸發(fā)導(dǎo)通后引發(fā)換流電路的振蕩，關(guān)斷主晶閘管。VDR為續(xù)流二極管。VT2與L、C組成換流電路。VDR為續(xù)流二極管。VT2與L、C組成換流電路。用逆導(dǎo)型晶閘管構(gòu)成直流斬波器的主電路，電路的結(jié)構(gòu)可以簡(jiǎn)化。592023/2/14.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器——波形圖602023/2/14.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器——工作過(guò)程在t=t1時(shí)，向VT1發(fā)觸發(fā)信號(hào)，VT1中的晶閘管部分導(dǎo)通，使續(xù)流二極管承受反向電壓而截止。電源經(jīng)VT1中的晶閘管部分向負(fù)載供電。ud=U，流過(guò)VT1中晶閘管的電流為iVT1=Id。換流電路的狀態(tài)沒(méi)有變化，電容器兩端仍保持初始電壓UC0。1到t=t3時(shí)，振蕩電流下降到負(fù)的最大值，電容器電壓下降到0。此后，振蕩電流從負(fù)的最大值開(kāi)始上升，電容器電壓從0向負(fù)的方向增長(zhǎng)。3在t=t2時(shí)，觸發(fā)VT2，VT2中的晶閘管導(dǎo)通，構(gòu)成LC振蕩回路，振蕩電流和電容器兩端的電壓的參考方向如圖圖4-36中所示。

2612023/2/14.4.3逆導(dǎo)型晶閘管的直流斬波器——工作過(guò)程t=t4時(shí)為振蕩的半個(gè)周期，電容器電壓下降到負(fù)的最大值，VT2中晶閘管的電流下降到0，晶閘管關(guān)斷。此后，振蕩電流變?yōu)檎担鬟^(guò)VT2中的二極管部分，構(gòu)成新的振蕩回路。4到t=t5時(shí)，iC=Id，晶閘管電流iVT1=0，VT1中的晶閘管關(guān)斷。此后，振蕩電流繼續(xù)增大，iC>Id，電流流過(guò)VT1中的二極管部分。VT1中的二極管的正向?qū)▔航禐槠渲械木чl管施加反向電壓以保證其可靠截止。5t=t6時(shí)，振蕩電流增大到正的最大值，以后開(kāi)始下降，流過(guò)VT1中二極管的電流開(kāi)始逐漸減小，電容器電壓繼續(xù)上升。6到t=t7時(shí)，振蕩電流減小到與負(fù)載電流相等，VT1中二極管的電流減小到0，二極管關(guān)斷。74.5斬控式交流調(diào)壓電路<>斬控式交流調(diào)壓電路4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理4.5.2電源與負(fù)載端的隔離4.5.3雙向電力電子開(kāi)關(guān)632023/2/14.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——基本結(jié)構(gòu)

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4.5.1斬控式交流調(diào)壓器的工作原理——基本結(jié)構(gòu)式中φk=kπD——為k次諧波的初相角；ω0=2π/T，為e