目录一、降压斩波电路Buck电路1电路结构2工作原理3输出电压求解二、升压斩波电路Boost电路1电路结构及工作原理2输出电压求解三、升降压斩波电路Buck-Boost电路1电路结构及工作原理2输出电压求解四、结合直流电机分析斩波电路的工况1直流电机正转2直流电机的制动动能回收模式1.被动回馈阶段2.主动Boost动能回收阶段一、降压斩波电路Buck电路1电路结构通过信号发生器控制IGBT的导通频率与时长类似PWM脉冲宽度调制使得对外输出的电压平均值可以被频率、占空比等所控制于是实现直流高压---直流低压的斩波变化。2工作原理3输出电压求解在求解输出电压平均值的时候我们暂时只考虑电流为连续状态防止平均电压上升影响判断。简记为导通比α*直流电压源电压E输出电压平均值。二、升压斩波电路Boost电路1电路结构及工作原理2输出电压求解简记为1/1-α*直流电压源电压E输出电压平均值。三、升降压斩波电路Buck-Boost电路既然我们已经有了升压、降压斩波电路那么有时候想切换该电路的工作状态该如何做呢1电路结构及工作原理2输出电压求解可以看到他其实可以从逻辑上理解成升压降压的串联于是总输出电压的幅值就是二者的乘积α*1/1-α*E四、结合直流电机分析斩波电路的工况其实除了上述三种直流斩波电路外还有3种不常用的Cuk、Sepic、Zeta。但他们不作为我们学习的重点有兴趣的同学可以自己去了解一下。我们来简单聊聊直流斩波电路与直流电机的联动。其工作原理如下由于直流电机的4种工况可以分成正转、正转制动、反转、反转制动。其中正反两个基本类似只不过电流方向不同所以我们这里只讨论正转和正转制动两种工况下面都是稳态分析假定一段时间内电机转速不变即反电动势也不变1直流电机正转此时IGBT-V1仍然用脉冲发生器来控制关断利用PWM原理将输出的平均电压控制在某个幅值大于电机此时的反电动势从而保持电流能正常产生最终使电机平稳转动。下图是直流电机的转速公式如果想要加速则提升V1的导通占空比将平均输出电压升高从而提升Ua使电流Ia上升最终产生更大的力矩产生加速度。当然也可以直接从上式中得到结论。如果想要减速则完全同理降低V1的导通占空比即可。不过此时V4一直保持导通而V2、V3保持关断。2直流电机的制动动能回收模式刚刚我们说了通过调节V1的导通占空比就能调节输出电压Ua从而控制电机转速。那如果我们现在要制动减速电机减速期间的反电动势能不能重新充入电池达到节能的作用呢有点像我们电车上的动能回收1.被动回馈阶段V1刚刚关断时该过程只会出现一瞬间。电感续流使得电机上电流方向不变。但此时由于电机反电动势的电压较低比直流电源E低看似无法给E充电。不过还有大电感L续流作用它会产生很高的感应电动势用于维持电流方向不变于是ULEME就成立了。即电能回馈成功。不过这一段由于电感放电很快基本上可以忽略不计。普遍的动能回收也不考虑这个阶段。2.主动Boost动能回收阶段当电感的能量逐渐释放即ULEME时上述短暂的回馈阶段消失通过Boost升压模式进入真正的“动能回收”模式。该过程才是动能回收的主力。错误的电流路径此时电动机充当低压直流电源想按照图中所示电流路径将电能充到电池上但低压怎么能给高压充电呢所以下面这幅图就是错误的无法流动因为缺少了boost升压电路的功能其实它可以当做Boost的一个步骤去理解只不过还缺少电感的感应电动势环节。真正的电流路径如下这个过程还是很复杂的看不懂的同学可以多看看Boost升压电路的工作原理。最重要的就是电感在感应电动势时是一个电池而电池内部的流向是和电压方向相反的