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直流斩波电路仿真练习
日期:2010-12-5 21:40:26 点击:
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图1 直流斩波原理电路      图中Ud是输入直流电源电压,它是固定不变的,它有两种获得途径:(1)单相/三相交流电经二极管整流得到,(2)直接用蓄电池得到。R是电阻性负载,R两端的电压为输出电压Uo,Q为斩波开关,Q有两种状态:接通和断开。控制开关通/断的时间,就能控制直流输出电压的大小,这就是直流斩波电路的原理。XSC1为示波器,它有A、B两个通道,可以显示两路波形,图中A通道用红线接到1点,B通道用蓝线接到2点。如图1所示接线,绘制好电路后,双击打开示波器的显示屏,点开始仿真的运行按钮,用键盘上的按键或鼠标控制斩波开关不停地均匀地通断动作,就可以得到如图1右侧所示波形。波形的颜色和通道连线的颜色是一致的。

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图2 用GTR作斩波开关的直流斩波原理电路   图中Q为电力晶体管GTR,由uB脉冲来驱动,工作在开关状态,当uB=1V时,GTR饱和导通,相当于开关接通;当uB=0V时,GTR截止,相当于开关断开。GTR的基极是控制极,用基极既可以控制其开通(饱和导通),又可以控制其关断(截止),所以,GTR是全控型器件。图1中的斩波开关Q就是要用象GTR这样的全控型器件才能实现的。

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输出脉冲电压的占空比k和控制电压uB的占空比是一样的,占空比k=脉冲宽度ton/脉冲周期T=0.5msec/1msec=0.5,在负载电阻R两端的输出电压的平均值为Uo=k*Ud=0.5*100=50V。
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通常直流斩波电路的工作方式有两种:在脉冲周期T不变的条件下,通过改变脉冲宽度ton来改变直流输出电压的大小的控制方式叫脉宽调制。在脉冲宽度ton不变的条件下,通过改变脉冲周期T来改变直流输出电压的大小的控制方式叫频率调制
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图3  用IGBT作斩波开关的直流斩波原理电路1     IGBT是绝缘栅双极晶体管,它也是全控型器件,图中栅射间所加脉冲电压为3.6V,大于开启电压时,IGBT导通,但管压降比较大。
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图4  用IGBT作斩波开关的直流斩波原理电路2     图中栅射间所加脉冲电压为3.7V时IGBT饱和导通,管压降较小。

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图5  用IGBT作斩波开关的直流斩波原理电路3     图中栅射间所加脉冲电压为5V时IGBT饱和导通,管压降较小。
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图6  用GTR作斩波开关的直流斩波电路     这个电路是在原理电路的基础上加上了LC滤波和续流二极管VD,目的是为了在负载上获得较好的直流电压。直流电压平均的计算公式不变,仍然是Uo=k*Ud=0.5*100=50V,从图6右侧示波器中所显示的波形,也可以看出这个计算结果是正确的。
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图7  用IGBT作斩波开关的直流斩波电路     这个电路是在原理电路的基础上加上了LC滤波和续流二极管VD,目的是为了在负载上获得较好的直流电压。直流电压平均的计算公式不变,仍然是Uo=k*Ud=0.5*100=50V,从图7右侧示波器中所显示的波形,也可以看出这个计算结果是正确的。

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图8 用GTR作斩波开关k=0.3时直流斩波电路和波形

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图9 用GTR作斩波开关k=0.7时直流斩波电路和波形

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