牽引用直流斬波器基本技術(shù)條件

直流斬波器是什么

直流斬波器又稱為截波器，它是將電壓值固定的直流電，轉(zhuǎn)換為電壓值可變的直流電源裝置，是一種直流對(duì)直流的轉(zhuǎn)換器已被廣泛使用，如直流電機(jī)的速度控制、交換式電源供應(yīng)器（Switching-Power-Supply）等。

直流斬波是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/DC變換。

斬波器的工作方式有兩種，一是脈寬調(diào)制方式，Ts（周期）不變，改變Ton（通用，Ton為開關(guān)每次接通的時(shí)間），二是頻率調(diào)制方式，Ton不變，改變Ts（易產(chǎn)生干擾）。

其具體的電路由以下幾類：

1、Buck電路：降壓斬波器，其輸出平均電壓Uo小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同。

2、Boost電路：升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同

3、Buck-Boost電路：降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相同，電感傳輸。

4、Cuk電路：降壓或升壓斬波器，其輸出平均電壓Uo大于或小于輸入電壓Ui，輸出電壓與輸入電壓極性相反，電容傳輸。

用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能（20~30）%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用（開關(guān)電源）， 同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。

當(dāng)今軟開關(guān)技術(shù)使得DC/DC發(fā)生了質(zhì)的飛躍，美國(guó)VICOR公司設(shè)計(jì)制造的多種ECI軟開關(guān)DC/DC變換器，其最大輸出功率有300W、600W、800W等，相應(yīng)的功率密度為（6、2、10、17）W/cm^3，效率為（80-90）%。日本NemicLambda公司最新推出的一種采用軟開關(guān)技術(shù)的高頻開關(guān)電源模塊RM系列，其開關(guān)頻率為（200-300）kHz，功率密度已達(dá)到27W/cm^3，采用同步整流器（MOS-FET代替肖特基二極管），使整個(gè)電路效率提高到90%。

直流斬波器的控制方式

1、固定頻率調(diào)脈寬

2、固定脈寬調(diào)頻率

3、調(diào)頻調(diào)寬

直流斬波器的調(diào)制方法

直流斬波器又稱直流調(diào)壓器，是利用開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)通斷控制，將直流電源電壓斷續(xù)加到負(fù)載上，通過通斷時(shí)間的變化來改變負(fù)載上的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調(diào)的直流電源，亦稱直流－直流變換器。

它具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于地鐵、電力機(jī)車、城市無軌電車以及電瓶搬運(yùn)車等電力牽引設(shè)備的變速拖動(dòng)中。

直流斬波器的輸出電壓平均值可以通過改變占空比，即通過改變開關(guān)器件導(dǎo)通或關(guān)斷時(shí)間來調(diào)節(jié)，常用的改變輸出平均電壓的調(diào)制方法有以下三種：

1、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width ModulaTIon，簡(jiǎn)稱PWM）。開關(guān)器件的通斷周期T保持不變，只改變器件每次導(dǎo)通的時(shí)間，也就是脈沖周期不變，只改變脈沖的寬度，即定頻調(diào)寬。

2、脈沖頻率調(diào)制（Pulse Frequency ModulaTIon，簡(jiǎn)稱PFW）。開關(guān)器件每次導(dǎo)通的時(shí)間不變，只改變通斷周期T或開關(guān)頻率，也就是只改變開關(guān)的關(guān)斷時(shí)間，即定寬調(diào)頻，稱為調(diào)頻。

3、兩點(diǎn)式控制。開關(guān)器件的通斷周期T和導(dǎo)通時(shí)間均可變，即調(diào)寬調(diào)頻，亦可稱為混合調(diào)制。當(dāng)負(fù)載電流或電壓低于某一最小值時(shí)，使開關(guān)器件導(dǎo)通；當(dāng)電流或電壓高于某一最大值時(shí)，使開關(guān)器件關(guān)斷。導(dǎo)通和關(guān)斷的時(shí)間以及通斷周期都是不確定的。

直流斬波器的作用

直流斬波器是一種把一定形式的直流電壓變換成負(fù)載所需的直流電壓的變流裝置。它通過周期性地快速開通、關(guān)斷，把輸入電壓斬成一系列的脈沖電壓，改變脈沖列的脈沖寬度或頻率可以調(diào)節(jié)輸出電壓的平均值，因此直流斬波器的基本作用是進(jìn)行直流電壓的變換，即調(diào)壓作用。

直流斬波器除了可以調(diào)節(jié)直流電壓外，還可以進(jìn)行調(diào)阻和調(diào)磁。由直流斬波器和一個(gè)固定電阻相并聯(lián)，通過直流斬波器的斬波作用，可以調(diào)節(jié)并聯(lián)等效電阻的阻值，這一過程稱為調(diào)阻。若將直流斬波器串聯(lián)在電機(jī)的勵(lì)磁回路中，通過斬波作用調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流，從而調(diào)節(jié)電機(jī)的磁場(chǎng)大小，這一過程稱為調(diào)磁。

因此，直流斬波器具有調(diào)壓、調(diào)阻和調(diào)磁的作用。