0
TT
t
定频调宽控制（ PWM）
1、时间比例控制方式
（2）定宽调频控制也称为脉冲频率控制（PFM）。此控制 方式中定宽也就是指斩波电路的开关元件导通时间固定不 变，调频是指通过改变开关元件的通断周期 T来改变导通 比，从而改变输ton ? 常值
0
t
T1
T2
T3
定宽调频控制（PFM）
■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。
斩波电路（ DC Chopper ）
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/DC Converter）。 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。
■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。 也称为直流--直流 变换器（DC/DC Converter） ◆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。 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。
功能：DC
DC ' U=固定值 或U
如何改变直流电压？
1、干电池、蓄电池串联使用；
（低电压、小容量且不连续改变）
2、串入可变电阻调节；
VL ? ?? RL ??E ? RL ? R ?
E
应用：电力机车等
R+ V–L RL
缺点：串电阻损耗大。
3、用大功率开关器件 （SCR、GTO、GTR、 IGBT、 MOSFET）实现低损耗的 DC/DC变换，并能连续调 节。
斩波器的原理
Q
负载RL为理想电阻， Q为开关；
+ iO 分析：
E
uO
–
RL
Q接通，则 Q断开，则
uuOO==0E，，iROL=中0 流。过电流
iO；
ton uO toff
E
UO
波形：
ton --导通时间 toff --关断时间
直流斩波电路采用斩控方式 ，比相控
方式性能更佳，因而应用广泛。
当斩波器带阻感性负载时
电路种类
4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 。
斩波电路(DC Chopper , DC/DC Converter ）
（3）调宽调频混合控制，此种方式是PWM方式和PFM方式的 综合，是指在控制过程中，即既改变电力电子元件的开关周 期T，又改变开关元件的导通时间。
2、 瞬时值和平均值控制方式
（1）瞬时值控制方式
此种控制方式是将 输出电流（或电压）反馈的瞬时值 ，与预先 设定电流（或电压）的上限值和下限值 相比较，如果电流（或 电压）的瞬时值小于电流（或电压）的下限值，就控制斩波电 路的开关元件导通；如果电流（或电压）的瞬时值大于电流 （或电压）的上限值就关断斩波电路的开关元件。
第4章 斩波电路
4.1 斩波电路的工作原理和控制方式 4.2 基本斩波电路 4.3 复合斩波电路和多相多重斩波电路 本章小结
第4章 斩波电路
引言
直流变换问题的提出
直流供电电压一定，而负载 需要不同电压
直流调速：需要可变的直流电压
直流升压：太阳能电池输出电压较低，需要变换到较高 电压再变换为直流
引言
③ C型（复合）斩波器，在B型斩波器的 基础上，若输出电压和电流平均值的极性均可 改变，既能在四象限内工作，如负载电动机能 正、反转地在电动和发电情况下工作。
A型斩波器中能在第一象限工作称为 降压斩波器 ，
能在第二象限工作的为 升压斩波器 。将这两个 A型斩波 器组合在一起既成为 B型斩波器，两个 B斩波器合在一 起即为C型斩波器， 故降压、升压斩波器是基础。
i0
关断 imax
imin 导通
0
t
图4.4 瞬时值控制方式波形
此种控制方式具有瞬时响应快的特点，适宜采用开关频率高的全控型器 件来作为斩波电路的主功率开关元件，并且电流脉动要求愈小，斩波电 路的开关元件的开关频率要求就愈高。
② 通电时间t1不变，而通断周期T可变，称 为调频。
③ t1和T 均可变，称为混合调制
按直流电源与负载进行能量交换的形式分，从原 理上可分为三类：
① A型斩波器， 它只能在单象限工作，此时输出的直 流电压极性不变，电流平均值也只能维持在一个方向
② B型斩波器，能在双象限内工作 ，这里 指输出直流电压的极性不变，电流平均值的极 性可变，既有电源向负载输送能量，又有负载 向电源反送能量的能力。
? U 0
?
1 T
ton 0
U
S
dt
?
ton T
?U S
?
?
.U S
-
u0
US
ton
(a)
t off
式中? ? t on T ，称为导通占空比， 0
简称为占空比或导通比。改变
i0
占空比，即可改变输出到负载R
上的直流平均电压 。
0
T (b)
u0
R
t t
图4.1 斩波原理电路及波形 (a) 电路原理图 (b)波形图
+
i1
S
Us
U0
-
(a)
u0
t0
t off
0
T
i0
0
i0
i VD VD
i1
0
i VD
0
(b)
图4.2 R-L负载的斩波电路及波形 （a)电路 （b)电流、电压波形
L R
t t t t
若按不同的改变负载两端的直流平均电压 的调制方法分，斩波器有三种工作情况。
① 主开关通断的周期T保持不变，而每次 通电时间 t1可变，称为脉冲调宽。
应用： 控制直流电机的电枢电流或励磁电流调速。
如：电力机车、电动汽车、电梯、机器人的伺服电动机
斩波电路 （DC---DC 变换器）
直接斩波电路 （DC/DC ）
间接斩波电路 （DC--AC--DC ）
4.1 斩波电路的工作原理和控制方式
直流斩波电路的工作原理
+
i1
S
i0
斩波电路输出直流平均电压
US
斩波电路的控制方式
斩波电路的控制方式通常有三种。
1、时间比例控制方式
（1）定频调宽控制也称脉冲宽度调制（PWM）。此控制方 式中，定频也就是指电力电子器件的通断频率（即开关周 期T）一定，调宽是指通过改变斩波电路的开关元件导通 时间来改变导通比，从而改变输出电压的平均值。
U0
T=常值
US
ton
ton