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降压斩波电路实验报告
篇一:电力电子实验报告直流斩波电路的性能研究
实验五直流斩波电路的性能研究(六种典型线路)
一、实验目的(1)熟悉直流斩波电路的工作原理。(2)熟悉各种直流斩波电路的组成及其工作特点。
(3)了解 PWM 控制与驱动电路的原理及其常用的集成芯片。二、实验所需挂件及附件
三、实验线路及原理 1、主电路
①、降压斩波电路(Buck Chopper)
降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图及工作波形如图 4-12 所示。图中 V 为全控型器件,选用 IGBT。D 为续流二极管。由图 4-12b 中 V 的栅极电压波形 UGE 可知,当 V 处于通态时,电源 Ui 向负载供电,UD=Ui。当 V 处于断态时,负载电流经二极管 D 续流,电压 UD 近似为零,至一个周期 T 结束,再驱动 V 导通,重复上一周期的过程。负载电压的平均值为:
U o
式中 ton 为 V 处于通态的时间,toff 为 V 处于断态的时间,T 为开关周期,α为导通占空比, 简称占空比或导通比(α=ton/T)。由此可知,输出到负载的电压平均值 UO 最大为 Ui,若减小占空比α,则 UO 随之减小,由于输出电压低于输入电压,故称该电路为降压斩波电路。
ton t
U i on U ??aU i
ton ? t off
T i
Ui
C
E G
UG
E
t Ttoff
t
+L1
C1
+ Uo
-
UD UO
Ui
V
UD -
t t
-
(b)波形图
图 4-12 降压斩波电路的原理图及波形
(Boost Chopper)
(Boost Chopper)的原理图及工作波形如图 4-13 所示。电路也使用一个全控型器件 V。由图 4-13b 中 V 的栅极电压波形 UGE 可知,当 V 处于通态时,电源 Ui 向电感 L1 充电,充电电流基本恒定为 I1,同时电容 C1 上的电压向负载供电,因 C1 值很大,基本保持输出电压 UO 为
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恒值。设 V 处于通态的时间为 ton,此阶段电感 L1 上积蓄的能量为 UiI1ton。当 V 处于断态时 Ui 和 L1 共同向电容 C1 充电,并向负载提供能量。设 V 处于断态的时间为 toff,则在此期间电感 L1 释放的能量为(UO-Ui) I1ton。当电路工作于稳态时,一个周期 T 内电感 L1 积蓄的能量与释放的能量相等,即:
UiI1ton=(UO-Ui) I1toff
ton ??toff
toff
T
off
U o
U i ??t
U i
上式中的≥1,输出电压高于电源电压,故称该电路为升压斩波电路。
+
Ui
I1
L1
G
E C
-UD
D
t
+ RUo
-
V
C1
UD
t
UO
t
-
(b)波形图
图 4-13 升压斩波电路的原理图及波形
③、升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)
升降压斩波电路(Boost-Buck Chopper)的原理图及工作波形如图 4-14 所示。电路的基本工作原理是:当可控开关 V 处于通态时,电源 Ui 经 V 向电感 L1 供电使其贮存能量,同时 C1 维持输出电压 UO 基本恒定并向负载供电。此后,V 关断,电感 L1 中贮存的能量向负载释放。可见,负载电压为上负下正,与电源电压极性相反。输出电压为:
(a)电路图
U o ton toff
U i U i aU i
T ??ton 1??a
ton
若改变导通比α,则输出电压可以比电源电压高,也可以比电源电压低。当 0 + Ui
C
E G
V
UGE
t
- UD L1
D
+ C1
-
R Uo
UO +
t
(b)波形图
t
(a)电路图
图 4-14 升降压斩波电路的原理图及波形
④、Cuk 斩波电路
Cuk 斩波电路的原理图如图 4-15 所示。电路的基本工作原理是:当可控开关 V 处于通态时, Ui—L1—V 回路和负载 R—L2—C2—V 回路分别流过电流。当 V 处于断态时,Ui—L1—C2—D 回路和负载 R—L2—D 回路分别流过电流,输出电压的极性与电源电压极性相反。输出电压为:
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U o ??
ton t
Ui on U i aU itoff T ??ton 1 ??a
若改变导通比α 0 降压,当 1/2 +