电源技术中的全桥电源技术中的全桥DC/DC((H桥)变换电路的设计与实现桥)变换电路的设计与实现
1 引言 桥式可逆斩波电路在电力电子技术、电力拖动和电力系统及其他领域应用最为广泛。对于具有摩擦
负载的直流调速系统需要能在四象限内运行的直流变换电路,从而发展出了桥式可逆斩波电路。传统的四象限
直流电源是由两组反并联相控式整流电路实现的,因此具有和其他相控式电源一样的固有缺点:网侧功率因数
随着调压加深而变得很低;系统惯性大无法满足诸如伺服系统类要求快速响应的场合。以DC/DC变换原理为基
础的直流电压变换电路由于在交流侧采取不控整流方式,故网侧功率高,且不随输出电压变化;由于采用开关
频率较高的斩控方式,故系统惯性小,快速响应性能好。因此,调试桥式可逆斩波电路的相关参数并对负载的
工作情况进行对
1 引言
桥式可逆斩波电路在电力电子技术、电力拖动和电力系统及其他领域应用最为广泛。对于具有摩擦负载的直流调速系统需
要能在四象限内运行的直流变换电路,从而发展出了桥式可逆斩波电路。传统的四象限直流电源是由两组反并联相控式整流电
路实现的,因此具有和其他相控式电源一样的固有缺点:网侧功率因数随着调压加深而变得很低;系统惯性大无法满足诸如伺
服系统类要求快速响应的场合。以DC/DC变换原理为基础的直流电压变换电路由于在交流侧采取不控整流方式,故网侧功率
高,且不随输出电压变化;由于采用开关频率较高的斩控方式,故系统惯性小,快速响应性能好。因此,调试桥式可逆斩波电
路的相关参数并对负载的工作情况进行对比分析与研究,对工程实践具有较强的预测和指导作用。
2 电压型单相桥式逆变电路原理
电压型单相桥式逆变电路如图1所示,采用IGBT开关管作为开关器件,负载为电感性,对晶体管的控制按如下程序进行:
在正半周期时让晶闸管VT1保持导通而让晶闸管VT4交替通断。两管同时导通时,负载两端所加电压为直流电源电压ud,电动
机工作于第1象限;当VT1导通VT4关断时,直到使VT4再一次导通之前由VD3续流。若负载电流衰减较快则在VT4再一次导通
之前负载电压为零。这样负载上的输出电压就可以得到零和+ud两种电平。同样在负半周让晶体管VT2保持导通,当VT3导通
时负载被加上负电压-ud,电动机工作于第3象限;当VT3关断时VD4续流,负载电压为零,负载电压可以得到-ud和零两种电
平。这样在一个周期内逆变器输出的PWM波形就由±ud和零三种电平组成[1]。二极管用于逆变电路的续流。从某种意义上来
说,四象限直流变换电路是输入信号频率趋于零的逆变电路。
负载在不同工作状态下参与导通的管子及输出逆变电压的情况如表1所示。
表1 单相桥式逆变电路工作情况
3 双极性控制电路仿真
波形调制方法如下:载波uc在调制信号ur(正弦波)的正半周为正极性的三角波,在负半周为负极性的三角波。在uc与ur
的交点时刻控制VT3和VT4的通断。在ur的正半周VT1保持导通,ur>uc时VT4导通,负载电压u0=ud,uruc时使VT3关
断,u0=0。这样就得到PWM波形u0[4]。
双极性控制电路是指在一个斩波周期中输出电压u0的极性将有一次改变,即平均值
式中T是斩波周期,DT是功率器件的载流时间,D是占空比。式(2)表明U0的幅值和极性均取决于D值。比如:D=0.5则
Uo=0。双极性电路电流脉动大,但不会出现电流断续。
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