电力电子技术 王兆安第五版 第5章
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
电力电子技术2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P 区和N 区之间多了一层低掺杂N 区，也称漂移区。
低掺杂N 区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N 区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸由导通变为关断， 可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I 1、I 2、I 3。
解：a) I d1=Im 2717.0)122(2Im )(sin Im 214≈+=⎰πωπππtI 1=Im 4767.021432Im )()sin (Im 2142≈+=⎰πϖπππwt d tb) I d2=Im 5434.0)122(2Im )(sin Im 14=+=⎰wt d t ππϖπI 2=Im6741.021432Im 2)()sin (Im 142≈+=⎰πϖπππwt d tc) I d3=⎰=20Im 41)(Im 21πωπt dI 3=Im 21)(Im 21202=⎰t d ωππ2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A 的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A 的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) I m135.3294767.0≈≈IA, I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I≈≈I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。
电力电子技术重点王兆安第五版
实用标准文档第1章绪论1电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
2电力变换的种类（1）交流变直流 AC-DC ：整流（2）直流变交流 DC-AC ：逆变（3）直流变直流 DC-DC ：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流 AC-AC ：一般称作交流电力控制3电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。
第 2 章电力电子器件1电力电子器件与主电路的关系（1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。
（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。
2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。
3电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
（2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
（4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。
4电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。
如 SCR 晶闸管。
（2 ）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。
如 GTO、GTR、MOSFET 和 IGBT。
（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类文案大全实用标准文档（1 ）电流型器件：通过从控制端注入或管基极存在驱动电流 I G，NPN晶体管导抽出电流的方式来实现导通或关断的电通，产生集电极电流 I c2。
力电子器件。
如、、。
（3）集电极电流 I c2构成PNP的基极驱动SCR GTO GTR（2 ）电压型器件：通过在控制端和公共电流， PNP 导通，进一步放大产生 PNP 端之间施加一定电压信号的方式来实现集电极电流 I c1。
电力电子技术重点王兆安第五版
第1章绪论1 电力电子技术定义：是使用电力电子器件对电能进行变换和控制的技术，是应用于电力领域的电子技术，主要用于电力变换。
2 电力变换的种类（1）交流变直流AC-DC：整流（2）直流变交流DC-AC：逆变（3）直流变直流DC-DC：一般通过直流斩波电路实现（4）交流变交流AC-AC：一般称作交流电力控制3 电力电子技术分类：分为电力电子器件制造技术和变流技术。
第2章电力电子器件1 电力电子器件与主电路的关系（1）主电路：指能够直接承担电能变换或控制任务的电路。
（2）电力电子器件：指应用于主电路中，能够实现电能变换或控制的电子器件。
2 电力电子器件一般都工作于开关状态，以减小本身损耗。
3 电力电子系统基本组成与工作原理（1）一般由主电路、控制电路、检测电路、驱动电路、保护电路等组成。
（2）检测主电路中的信号并送入控制电路，根据这些信号并按照系统工作要求形成电力电子器件的工作信号。
（3）控制信号通过驱动电路去控制主电路中电力电子器件的导通或关断。
（4）同时，在主电路和控制电路中附加一些保护电路，以保证系统正常可靠运行。
4 电力电子器件的分类根据控制信号所控制的程度分类（1）半控型器件：通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件。
如SCR晶闸管。
（2）全控型器件：通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件。
如GTO、GTR、MOSFET和IGBT。
（3）不可控器件：不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件。
如电力二极管。
根据驱动信号的性质分类（1）电流型器件：通过从控制端注入或抽出电流的方式来实现导通或关断的电力电子器件。
如SCR、GTO、GTR。
（2）电压型器件：通过在控制端和公共端之间施加一定电压信号的方式来实现导通或关断的电力电子器件。
如MOSFET、IGBT。
根据器件内部载流子参与导电的情况分类（1）单极型器件：内部由一种载流子参与导电的器件。
如MOSFET。
电力电子技术 王兆安第五版 第5章
平均值分析
ton——V通的时间 toff——V断的时间 导通占空比
（2）电流断续 瞬态分析
I10=0，且t=ton+tx时， i2=0代入上
tx<toff
电流断续的条件：
平均值分析
典型例题
在降压斩波电路中，E＝110V，L=1MH，R=0.25Ω， Em=11V，T=2500us, ton=1000us, 计算：负载电 流平均值Io， 负载平均电压Uo, 计算负载电流的 最大值，最小值。 解题步骤： ①根据式 判断电流是否连 续。 ②由判断决定Uo,Io 的计算方法。 ③根据瞬时分析公式计算电流的最大值，最小值
续流二极管
（二） 工作原理
①电流连续
②电流断续
动态演示
（三）数量关系分析－ 从电路理论角度推导 （1）电流连续 瞬态分析
① V为通态期间， 设负载电流为i1，有 ：
设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得
② V为断态期间，设 负载电流为i2，有：
设此阶段电流初值为I20， 解上式得：
<1>
<2> 且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2>
et1 / 1 E EM I10 T / e 1 R R
1 et1 / E EM I 20 T / 1 e R R
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： EI1ton=(U0-E)I1toff
ton toff T Uo E E toff toff
ton toff T Uo E E toff toff
升压比的倒数记作 ，即
和的关系：
电力电子技术_王兆安_第五版习题答案
u2 O ud
t
O id O i2 O
Id
t
t
Id
t
②输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次电流有效值 I2 分别为 Ud＝0.9 U2 cosα＝0.9×100×cos30°＝77.97（V） Id＝Ud/R＝77.97/2＝38.99（A） I2＝Id＝38.99（A） ③晶闸管承受的最大反向电压为： 2 U2＝100 2 ＝141.4（V） 考虑安全裕量，晶闸管的额定电压为： UN＝（2~3）×141.4＝283~424（V） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 流过晶闸管的电流有效值为： IVT＝Id∕ 2 ＝27.57（A） 晶闸管的额定电流为： IN＝（1.5~2）×27.57∕1.57＝26~35（A） 具体数值可按晶闸管产品系列参数选取。 5．单相桥式全控整流电路，U2=100V，负载中 R=2Ω，L 值极大，反电势 E=60V， 当=30时，要求： ① 作出 ud、id 和 i2 的波形； ② 求整流输出平均电压 Ud、电流 Id，变压器二次侧电流有效值 I2； ③ 考虑安全裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。 解：①ud、id 和 i2 的波形如下图：
第四章逆变电路 1．无源逆变电路和有源逆变电路有何不同？ 答：两种电路的不同主要是： 有源逆变电路的交流侧接电网，即交流侧接有电源。而无源逆变电路的交流侧 直接和负载联接。 3．什么是电压型逆变电路？什么是电流型逆变电路？二者各有什么特点。 答：按照逆变电路直流测电源性质分类，直流侧是电压源的逆变电路称为电 压型逆变电路，直流侧是电流源的逆变电路称为电流型逆变电路 电压型逆变电路的主要特点是： ①直流侧为电压源，或并联有大电容，相当于电压源。直流侧电压基本无脉 动，直流回路呈现低阻抗。 ②由于直流电压源的钳位作用，交流侧输出电压波形为矩形波，并且与负载 阻抗角无关。而交流侧输出电流波形和相位因负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率， 直流侧电容起缓冲无功能量的 作用。为了给交流侧向直流侧反馈的无功能量提供通道，逆变桥各臂都并联了 反馈二极管。 电流型逆变电路的主要特点是： ①直流侧串联有大电感，相当于电流源。直流侧电流基本无脉动，直流回路 呈现高阻抗。 ②电路中开关器件的作用仅是改变直流电流的流通路径， 因此交流侧输出电 流波形为矩形波，并且与负载阻抗角无关。而交流侧输出电压波形和相位则因 负载阻抗情况的不同而不同。 ③当交流侧为阻感负载时需要提供无功功率， 直流侧电感起缓冲无功能量的 作用。因为反馈无功能量时直流电流并不反向，因此不必像电压型逆变电路那 样要给开关器件反并联二极管。 5. 三相桥式电压型逆变电路，180°导电方式，Ud=100V。试求输出相电压的基 波幅值 UUN1m 和有效值 UUN1、输出线电压的基波幅值 UUV1m 和有效值 UUV1、输出 线电压中 5 次谐波的有效值 UUV5。 解：输出相电压的基波幅值为
电力电子技术第五版(王兆安)课件_5DC-DC变换
t1 T T / t / L / R m E 式中， ， ， m/E 1 ， T
别是负载电流瞬时值的最小值和最大值。 把式（5-9）和式（5-10）用泰勒级数近似，可得
I I 10 20
，I10和I20分
Io
o m
R
(5-2)
☞电流断续时，负载电压uo平均值会被抬高，一般不希望出现电流 断续的情况。
◆斩波电路有三种控制方式
☞脉冲宽度调制（PWM）：T不变，改变ton。 ☞频率调制：ton不变，改变T。 ☞混合型：ton和T都可调，改变占空比
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5.1.1 降压斩波电路
■对降压斩波电路进行解析
(5-12)
则
Io
EEm
R
(5-13)
假设电源电流平均值为I1，则有
I1
ton Io Io T
(5-14)
其值小于等于负载电流Io，由上式得
EI EI U I 1 o o o
(5-15)
即输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降压变压器。
7/44
5.1.1 降压斩波电路
m
当ton=5s时，有
L 0 .001 0 .002 R 0 .5
■间接直流变流电路
◆在直流变流电路中增加了交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离， 因此也称为直—交—直电路。
2/44
5.1 基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路 5.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路 5.1.4 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
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5.1.1 降压斩波电路
电力电子技术(王兆安第五版)课后习题全部答案
电力电子技术2-1与信息电子电路中的二极管相比，电力二极管具有怎样的结构特点才使得其具有耐受高压和大电流的能力？答：1.电力二极管大都采用垂直导电结构，使得硅片中通过电流的有效面积增大，显著提高了二极管的通流能力。
2.电力二极管在P区和N区之间多了一层低掺杂N区，也称漂移区。
低掺杂N区由于掺杂浓度低而接近于无掺杂的纯半导体材料即本征半导体，由于掺杂浓度低，低掺杂N区就可以承受很高的电压而不被击穿。
2-2. 使晶闸管导通的条件是什么？答：使晶闸管导通的条件是：晶闸管承受正向阳极电压，并在门极施加触发电流（脉冲）。
或：uAK>0且uGK>0。
2-3. 维持晶闸管导通的条件是什么？怎样才能使晶闸管由导通变为关断？答：维持晶闸管导通的条件是使晶闸管的电流大于能保持晶闸管导通的最小电流，即维持电流。
要使晶闸由导通变为关断，可利用外加电压和外电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近于零的某一数值以下，即降到维持电流以下，便可使导通的晶闸管关断。
2-4 图2-27中阴影部分为晶闸管处于通态区间的电流波形，各波形的电流最大值均为I m ，试计算各波形的电流平均值I d1、I d2、I d3与电流有效值I1、I2、I3。
解：a) I d1=Im2717.0)122(2Im)(sinIm214≈+=⎰πωπππtI1=Im4767.021432Im)()sin(Im2142≈+=⎰πϖπππwtdtb) I d2=Im5434.0)122(2Im)(sinIm14=+=⎰wtd tππϖπI2=Im6741.021432Im2)()sin(Im142≈+=⎰πϖπππwtdtc) I d3=⎰=2Im41)(Im21πωπtdI3=Im21)(Im2122=⎰tdωππ2-5上题中如果不考虑安全裕量,问100A的晶阐管能送出的平均电流I d1、I d2、I d3各为多少?这时，相应的电流最大值I m1、I m2、I m3各为多少?解：额定电流I T(AV)=100A的晶闸管，允许的电流有效值I=157A,由上题计算结果知a) I m135.3294767.0≈≈IA, I d1≈0.2717I m1≈89.48Ab) I m2,90.2326741.0A I≈≈I d2A I m 56.1265434.02≈≈c) I m3=2I=314 I d3=5.78413=m I2-6 GTO 和普通晶闸管同为PNPN 结构,为什么GTO 能够自关断,而普通晶闸管不能?答：GTO 和普通晶阐管同为PNPN 结构，由P1N1P2和N1P2N2构成两个晶体管V1、V2，分别具有共基极电流增益1α和2α，由普通晶阐管的分析可得，121=+αα是器件临界导通的条件。
电力电子技术第五版(王兆安)课件_5DC-DC变换
5.1 基本斩波电路 5.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路 5.3 带隔离的直流直流变流电路 本章小结
引言
直流 - 直流变流电路（ DC/DC Converter ）包括直接直 流变 流电路和间接直流变流电路。
■直接直流变流电路
◆也称斩波电路（DC Chopper）。 ◆功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流 电。 ◆一般是指直接将直流电变为另一直流电，这种情况下 输入与输出之间不隔离。
Io Uo 1 E R R
(5-25)
☞电源电流I1为
I1
U 1 E o Io 2 E R
(5-26)
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5.1.2 升压斩波电路
■例5-3 在图5-2a所示的升压斩波电路中，已知E=50V，L 值和C值极大，R=20，采用脉宽调制控制方式，当 T=40s，ton=25s时，计算输出电压平均值Uo，输出电 流平均值Io。 解：输出电压平均值为：
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5.1.3 升降压斩波电路和Cuk斩波电路
■升降压斩波电路 ◆工作原理 ☞ V导通时，电源E经V向L供电 使其贮能，此时电流为i1，同时C维持 输出电压恒定并向负载R供电。 ☞ V关断时，L的能量向负载释放， 电流为i2，负载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反，该电路也称作 反极性斩波电路。 ◆基本的数量关系 T ☞稳态时，一个周期 两 (5-39) uL dt 0 T内电感L 0 端电压uL对时间的积分为零，即 当V处于通态期间，uL=E；而 当V处于断态期间，uL=-uo。于 是： E (5-40) t U t
■间接直流变流电路
◆在直流变流电路中增加了交流环节。 ◆在交流环节中通常采用变压器实现输入输出间的隔离， 因此也称为直—交—直电路。
最新《电力电子技术》西安交通大学_王兆安_第五版
1.2 电力电子技术的发展史
■电力电子技术的发展史
图1-3 电力电子技术的发展史
◆一般认为，电力电子技术的诞生是以1957年美国通用 电气公司研制出第一个晶闸管为标志的。
8
1.2 电力电子技术的发展史
◆晶闸管出现前的时期可称为电力电子技术的史前期或黎 明期。
☞1904年出现了电子管，它能在真空中对电子流进行控 制，并应用于通信和无线电，从而开启了电子技术用于电 力领域的先河。
☞电力电子技术和控制理论 控制理论广泛用于电力电子技术中，它使电力电
子装置和系统的性能不断满足人们日益增长的各种 需求。电力电子技术可以看成是弱电控制强电的技 术，是弱电和强电之间的接口。而控制理论则是实 现这种接口的一条强有力的纽带。
另外，控制理论是自动化技术的理论基础，二 者密不可分，而电力电子装置则是自动化技术的基 础元件和重要支撑技术。
11
1.2 电力电子技术的发展史
☞把驱动、控制、保护电路和电力电子器件集成在 一起，构成电力电子集成电路（PIC），这代表了 电力电子技术发展的一个重要方向。电力电子集成 技术包括以PIC为代表的单片集成技术、混合集成 技术以及系统集成技术。
☞随着全控型电力电子器件的不断进步，电力电子 电路的工作频率也不断提高。与此同时，软开关技 术的应用在理论上可以使电力电子器件的开关损耗 降为零，从而提高了电力电子装置的功率密度。
年来也采用了变频装置，以达到节能的目的。
13
1.3 电力电子技术的应用
☞有些并不特别要求调速的电机为 了避免起动时的电流冲击而采用了 软起动装置，这种软起动装置也是 电力电子装置。 ☞电化学工业大量使用直流电源， 电解铝、电解食盐水等都需要大容 量整流电源。电镀装置也需要整流 电源。 ☞电力电子技术还大量用于冶金工 业中的高频或中频感应加热电源、 淬火电源及直流电弧炉电源等场合。
电力电子技术 第五版 (王兆安 刘进军 着) 机械工业出版社
开关速度低，为电流驱动，所需 驱动功率大，驱动电路复杂，存 在二次击穿问题
GTO
电压、电流容量大，适用于大功率场 合，具有电导调制效应，其通流能力 很强
电流关断增益很小，关断时门极 负脉冲电流大，开关速度低，驱 动功率大，驱动电路复杂，开关 频率低
案 0
π
答ud
2π
ωt
后0
π
2π
ωt
课
id
0
π
2π
ωt
当α＝60°时，在 u2 正半周期 60°~180°期间晶闸管导通使电感 L 储能，电感 L 储藏的
能量在 u2 负半周期 180°~300°期间释放，因此在 u2 一个周期中 60°~300°期间以下微分方程
成立：
L d id = dt
2U 2 sin ωt
GTO 驱动电路的特点是：GTO 要求其驱动电路提供的驱动电流的前沿应有足够的幅 值和陡度，且一般需要在整个导通期间施加正门极电流，关断需施加负门极电流，幅值和 陡度要求更高，其驱动电路通常包括开通驱动电路，关断驱动电路和门极反偏电路三部分。
电力 MOSFET 驱动电路的特点：要求驱动电路具有较小的输入电阻，驱动功率小且 电路简单。
对于电感负载：（α ~ π＋α）期间，单相全波电路中 VT1 导通，单相全控桥电路中 VT1、VT4 导通，输出电压均与电源电压 u2 相等；（π＋α ~ 2π＋α）期间，单相全波电 路中 VT2 导通，单相全控桥电路中 VT2、VT3 导通，输出波形等于− u2。
因为单相全波可控整流电路变压器二次测绕组中，正负半周内上下绕组内电流的方向
案 相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不会有直流磁化的问题。 答 以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。 后 ① 以晶闸管 VT2 为例。当 VT1 导通时，晶闸管 VT2 通过 VT1 与 2 个变压器二次绕组
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续流二极管
（二） 工作原理
①电流连续
②电流断续
动态演示
（三）数量关系分析－ 从电路理论角度推导 （1）电流连续 瞬态分析
① V为通态期间， 设负载电流为i1，有 ：
设此阶段电流初值为I10， =L/R，解上式得
② V为断态期间，设 负载电流为i2，有：
设此阶段电流初值为I20， 解上式得：
V i1 uL i2 VD IL L C uo R
（二） 工作原理
V通时，电源E经V向L 供电使其贮能，此时电 流为i1。同时，C维持 输出电压恒定并向负载 i1 R供电。 V断时，L的能量向负 载释放，电流为i2。负 载电压极性为上负下正， 与电源电压极性相反， 该电路也称作反极性斩 波电路.
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由 负载R消耗，即
※与降压斩波电路一样，升压斩波电路也可看成是 直流变压器。
根据电路结构分析输出电流的平均值Io为：
则电源电流的平均值I1为：
（四）升压斩波电路典型应用（直流电机传动）
此时电机的反电动势相当于右图中的电源，而此
时的直流电源相当于右图中的负载。由于直流电源 的电压基本是恒定的，因此不必并联电容器。 通常是用于直流电动机再生制动时把电能回馈给 直流电源 实际电路中电感L值不可能为无穷大，因此也有电 流连续和断续两种工作状态
V
i2 VD IL uL L C uo R
※动态演示
（三）数量关系
V i1 uL
i2 VD IL L C uo R
稳态时，一个周期T内电感储存的能量等于释放的能量
E ton U o toff
ton ton Uo E E E toff T ton 1
ton ton Uo E E E toff T ton 1
使V4保持通时，等效为一电流可逆斩波电路，向 电动机提供正电压，可使电动机工作于第1、2象 限，即正转电动和正转再生制动状态. 使V2保持通时，V3、VD3和V4、VD4等效为又一组电 流可逆斩波电路，向电动机提供负电压，可使电 动机工作于第3、4象限.
本章重点
本章重点介绍了两种基本斩波电路，要求理解降 压斩波电路和升压斩波电路的工作原理，掌握这两 种电路的输入输出关系、电路解析方法、工作特点。 要求掌握复合斩波电路的工作原理及电压电流波 形。
（1）电流可逆斩波电路※
（2）桥式可逆斩波电路
5.2.1 电流可逆斩波电路
斩波电路用于拖动直流电动机时，常要使电动机 既可电动运行，又可再生制动,可通过电流可逆斩 波电路来实现.电流可逆斩波电路由降压斩波电路 和升压斩波电路复合而成.
电流可逆斩波电路 原理图：
分析： V2和VD2构成升压斩波电路，把直流电动机的动能 V1和VD1构成降压斩波电路，由电源向直流电动机 转变为电能反馈到电源，使电动机作再生制动运行， 供电，电动机为电动运行，工作于第1象限 工作于第2象限 必须防止V1和V2同时导通而导致的电源短路
只作降压斩波器运行时，则V2和VD2总处于断态； 只作升压斩波器运行时，则V1和VD1总处于断态； 第3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩 波电路和升压斩波电路工作
5.2.2 桥式可逆斩波电路
电流可逆斩波电路：电枢电流可逆，两象限运 行，但电压极性是单向的 当需要电动机进行正、反转以及可电动又可制 动的场合（即四象限运行），须将两个电流可逆 斩波电路组合起来，分别向电动机提供正向和反 向电压，成为桥式可逆斩波电路.
平均值分析
ton——V通的时间 toff——V断的时间 导通占空比
（2）电流断续 瞬态分析
I10=0，且t=ton+tx时， i2=0代入上
tx<toff
电流断续的条件：
平均值分析
典型例题
在降压斩波电路中，E＝110V，L=1MH，R=0.25Ω， Em=11V，T=2500us, ton=1000us, 计算：负载电 流平均值Io， 负载平均电压Uo, 计算负载电流的 最大值，最小值。 解题步骤： ①根据式 判断电流是否连 续。 ②由判断决定Uo,Io 的计算方法。 ③根据瞬时分析公式计算电流的最大值，最小值
稳态时，一个周期T中L积蓄能量与释放能量相等： EI1ton=(U0-E)I1toff
ton toff T Uo E E toff toff
ton toff T Uo E E toff toff
升压比的倒数记作 ，即
和的关系：
T/toff——升压比；
tof f T
第五章
5.1
直流斩波电路
基本斩波电路
(1) 降压斩波电路
(2)Байду номын сангаас升压斩波电路
(3) 升降压斩波电路
5.2 复合斩波电路 (1) 电流可逆斩波电路 (2) 桥式可逆斩波电路
直流斩波电路
①将直流电变为另一固定电压或可调电压的变换 电路,也称为直流-直流变换器 ②一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括 直流—交流—直流
1
1 Uo E E 1 1
因此，U0可表示为
以上分析中，认为V通态期间因电容C的作用使得输 T/toff>1，输出电压高于电源电压，故称该电路为升 出电压Uo不变，但实际C值不可能无穷大，在此阶段 压斩波电路 其向负载放电，Uo必然会有所下降，故实际输出电压 会略低。
（三）数量关系分析－从能量传递角度推导 负载电流维持为Io不变 电源只在V处于通态时提供能量为:EI0ton
在整个周期T中，负载消耗的能量为:RI02T+EMI0T
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗 的能量相等
I1为电源电流平均值
输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作直流降 压变压器
斩波方式：
①周期T不变，改变导通时间Ton——调宽 ②导通时间Ton不变，改变周期T——调频 ③T, Ton都改变——混合调制
斩波器分类：
※降压斩波器
，升压斩波器，复合斩波器
5.1
基本斩波电路
5.1.1 降压斩波电路
(一) 工作电路
IGBT,若为晶闸管，须有 关断辅助电路 负载 出现 的反 电动 势
工作原理
当电枢电流断续时：
uo E
当t=0时刻i1=I10=0，当t=t2时， i2=0，得：
O io t i1 I20 O ton T c) t1 tx toff t2 t i2
1 me t x ln 1 m
tx<t0ff
to n
--------电流断续的条件
5.1.3 升降压斩波电路 (一）原理图：
5.1.2 升压斩波电路
（一）工作电路
储存电能 保持输出 电压
（二）工作原理及动态演示
（三）数量关系(直接从能量角度分析） V通时，E向L充电，充电电流恒为I1，同时C的电压 向负载供电，因C值很大，输出电压uo为恒值，记为 Uo。设V通的时间为ton，此阶段L上积蓄的能量为： EI1ton V断时，E和L共同向C充电并向负载R供电。设V断 开的时间为toff，则此期间电感L释放能量为： (U0-E)I1toff
e 1 E m e 1 R
1 e E m 1 e R
当L无穷大时
I10 I 20
m E
R
Io
上式表示了平波电抗器L为无穷大，负载电流完全 平直时的负载电流平均值Io，此时负载电流最大值、 最小值均等于平均值。
结论： 改变导通比a，输出电压既可以比电源电压高，也可 以比电源电压低。当0<a <1/2时为降压，当1/2<a <1时为升压，因此将该电路称作升降压斩波电路。
EI1 U o I 2
其输出功率和输入功率相等，可看作直流变压器。
5.2 复合斩波电路
复合斩波电路： 降压斩波电路和升压斩波电路的组合构成
<1>
<2> 且：I10＝i2(t2)，I20=i1(t1)，代入<1>,<2>
et1 / 1 E EM I10 T / e 1 R R
1 et1 / E EM I 20 T / 1 e R R