斩波电路
斩波电路(又叫直流斩波电路)是指在电力运用中,出于某种需要,将正弦波的一部分"斩掉".(例如在电压为50V的时候,用电子元件使后面的50~0V部分截止,输出电压为0.)后来借用到DC-DC开关电源中,主要是在开关电源调压过程中,原来一条直线的电源,被线路"斩"成了一块一块的脉冲。将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电。也称为直流--直流变换器(DC/DCConverter)。
基本信息
- 中文名
斩波电路
- 外文名
chopper circuit
- 别称
DC/DC Converter
- 借用于
DC-DC开关电源
- 分类数
6类
- 工作方式数
2种
简介
直流斩波电路是一种将电压恒定的直流电变换为电压可调的直流电的电力电子变流装置,亦称直流斩波器或
DC/DC变换器。用斩波器实现直流变换的基本思想是通过对电力电子开关器件的快速通、断控制把恒定的直流电压或电流斩切成一系列的脉冲电压或电流,在一定滤波的条件下,在负载上可以获得平均值可小于或大于电源的电压或电流。如果改变开关器件通、断的动作频率,或改变开关器件通、断的时间比例,就可以改变这一脉冲序列的脉冲宽度,以实现输出电压、电流平均值的调节
目前,斩波器广泛用于电力牵引。例如地铁、电力机车、无轨电车和电 瓶搬运车等直流电动机的无级调速上。与传统的在电路中串电阻调压的方法 相比,不仅有较好的起动、制动特性,而且省去体积大的直流接触器和耗电 大的变阻器,电能损耗也大大减少。1
当晶闸管VTH导通时,加到负载上的电压UL= E,VTH关断时则为零。如果令周期为Te,则负载上的平均电压为![]()
式中 te——晶闸管VTH导通持续时间。
从上式可知,欲改变负载上的直流平均电压UL,有两种方法:
①周期 Te为常数,改变te,叫脉宽调制法,即定频调宽式;
②te为常数,改变周 期Te的大小,叫频率控制法,即定宽调频式。
发展历史
早在1940年德国人采用机械开关通断的思想来调节直流电压以控制直流电动机的转速,1960年美国人把晶体管斩波器用于控制柴油发电机的励磁系统,1963年德国人把晶闸管斩波器用于控制蓄电池车。早期主要应用于城市电车,地铁、电动汽车等直流牵引调速控制系统中。随着自关断电力电子开关器件和脉宽调制(PulseWidthModulation—PWM)技术的不断发展,直流斩波器具有效率高、体积小、重量轻、成本低等显著优点,广泛应用于开关电源、有源功率因数校正、超导储能等新技术领域。一般来说,直流斩波电路有两类不同的应用领域:一类负载是要求输出电压可在一定范围内调节控制,即要求电路输出可变的直流电压,例如直流电动机负载,为了改变其转速,要求可变的直流电压供电;另一类负载则要求无论在电源电压变化或负载变化时,电路的输出电压都能维持恒定不变,即输出一个恒定的直流电压,如开关电源等。这两种不同的要求均可通过一定类型的控制系统根据反馈控制原理实现。2
种类
6种基本斩波电路:降压斩波电路、升压斩波电路、 升降压斩波电路、Cuk斩波电路、Sepic斩波电路和Zeta斩波电路。 复合斩波电路——不同结构基本斩波电路组合。 多相多重斩波电路——相同结构基本斩波电路组合。3
工作方式
斩波器的工作方式有两种:4
一是脉宽调制方式,Ts(周期)不变,改变Ton(通用,Ton为开关每次接通的时间)。
二是频率调制方式,Ton不变,改变Ts(易产生干扰)。