电力电子技术 3-1
第 3章 直流斩波电路
3.1 基本斩波电路
3.2 复合斩波电路和多相多重斩波
电路
本章小结
电力电子技术 3-2
第 3章 直流斩波电路 ·引言
直流斩波电路 （ 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 。
电路种类
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 。
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 。
电力电子技术 3-3
3.1 基本斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
3.1.2 升压斩波电路
3.1.3 升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
电力电子技术 3-4
3.1.1 降压斩波电路
电路结构
全控型器件
若为晶闸管，须
有辅助关断电路。
续流二极管
负
载
出
现
的
反
电
动
势
典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。
降压斩波电路
（ Buck Chopper)
电力电子技术 3-5
3.1.1 降压斩波电路
工作原理
t=0时刻驱动 V导通, 电源 E
向负载供电, 负载电压
uo=E,负载电流 io按指数曲
线上升 。
t=t1时控制 V关断, 二极管
VD续流, 负载电压 uo近似
为零, 负载电流呈指数曲
线下降 。
通常串接较大电感 L使负载
电流连续且脉动小 。
动画演示 。
电力电子技术 3-6
3.1.1 降压斩波电路
数量关系
电流连续
负载电压平均值：
EETtEtt tU ????? on
o f fon
on
o
（ 3-1）
R
EUI Mo
o
??
（ 3-2）
ton—— V通的时间 toff—— V断的时间 a--导通占空比
电流断续, Uo被抬高，一般不希望出现。
负载电流平均值：
电力电子技术 3-7
3.1.1 降压斩波电路
斩波电路三种控制方式
T不变, 变 ton — 脉冲宽度调制 （ PWM） 。
ton不变, 变 T — 频率调制 。
ton和 T都可调, 改变占空比 — 混合型 。
此种方式应
用最多
第 2章 2.1节介绍过,电力电子电路的实质上是分时
段线性电路的思想 。
基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进
行解析。
分 V处于通态和处于断态
初始条件分电流连续和断续
电力电子技术 3-8
3.1.1 降压斩波电路
? ?TIETRI oM2o ?
同样可以从 能量传递关系 出发进行的推导
由于 L为无穷大, 故负载电流维持为 Io不变
电源只在 V处于通态时提供能量，为
在整个周期 T中，负载消耗的能量为
onotEI
输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作 直流降压变压器 。
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
TIETRItEI oMoono ?? 2
R
EEI M
o
?? ?
oo
on
1 IIT
tI ???ooo1 IUEIEI ?? ?
电力电子技术 3-9
3.1.1 降压斩波电路
负载电流断续的情况：
I10=0，且 t=tx时,i2=0
式（ 3-7）
式（ 3-6）
??
?
??
? ??? ?
m
emt ??? )1(1ln
x
tx<toff
电流断续的条件,1
1
em
e
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?
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R
EU
R
Em
T
tttiti
TI
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0 0 21o
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?
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?
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负载电流平均值为,EmT
tt
T
EttTEtU
??
?
??
? ?
?
??
?
? ???????? xonMxonon
o 1
)( ?
输出电压平均值为：
电力电子技术 3-10
3.1.2 升压斩波电路
升压斩波电路（ Boost Chopper）
储存电能电路结构
1) 升压斩波电路的基本原理 保持输出
电压
电力电子技术 3-11
3.1.2 升压斩波电路
工作原理
假设 L和 C值很大。
V处于 通态 时，电源 E向电感
L充电，电流恒定 I1，电容 C
向负载 R供电，输出电压 Uo
恒定。
V处于 断态 时，电源 E和电感
L同时向电容 C充电，并向负
载提供能量。
动态演示 。 图 3-2 升压斩波电路及工组波形
电力电子技术 3-12
3.1.2 升压斩波电路
数量关系
设 V通态的时间为 ton，此阶段 L上积蓄的能量为
设 V断态的时间为 toff，则此期间电感 L释放能量为
稳态时，一个周期 T中 L积蓄能量与释放能量相等：
? ? o ff1o tIEU ?
ontEI1
EtTEt ttU
o f fo f f
o f fon
o ?
??
11()on o offEI t U E I t??
化简得：
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为 升压 斩波电路。
—— 升压比；升压比的倒数记作 b, 即 。
b和 ?的关系：
因此, 上式可表示为
off/tT
1?? b?
EEU ?b ??? 1 11o
T
to f f?b
电力电子技术 3-13
3.1.2 升压斩波电路
电压升高的原因, 电感 L储能使 电压泵升 的作用
电容 C可将输出电压 保持 住
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载 R
消耗，即, 。
与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。
oo1 IUEI ?
输出电流的平均值 Io为：
R
E
R
UI
b
1o
o ??
电源电流的平均值 Io为：
R
EI
E
UI
2o
o
1
1
b
??
电力电子技术 3-14
3.1.2 升压斩波电路
2) 升压斩波电路典型应用
一是用于直流电动机传动
二是用作 单相功率因数校
正（ PFC） 电路
三是用于其他交直流电源
中
图 3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形
a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时
用于直流电动机传动
再生制动时把电能回馈给
直流电源。
电动机电枢电流连续和断
续两种工作状态。
直流电源的电压基本是恒
定的，不必并联电容器。
动画演示
电力电子技术 3-15
3.1.2 升压斩波电路
数量关系
当 V处于通态时，设电动机电枢电流为 i1，得下式：
M1
1
d
d ERi
t
iL ??
当 V处于断态时，设电动机电枢电流为 i2，得下式：
EERitiL ??? M22dd
当电流连续时，考虑到初始条件，近似 L无穷大时电
枢电流的平均值 Io，即
? ? R EEREmI o bb ???? M
该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电
压看作是被降低到了 。Eb
电力电子技术 3-16
3.1.2 升压斩波电路
如图 3-3c，当电枢电流断续时：
当 t=0时刻 i1=I10=0，令式（ 3-31）
中 I10=0即可求出 I20，进而可写出
i2的表达式。
另外，当 t=t2时,i2=0，可求得 i2持
续的时间 tx，即
图 3-3 用于直流电动机回馈能
量的升压斩波电路及其波形
m
met
t
?
?? ?
1
1ln
on
x
?
?
?
b?
?
?
?
??
e
em
1
1 --------电流断续 的条件
tx<t0ff
电力电子技术 3-17
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)
电路结构
电力电子技术 3-18
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
基本工作原理
图 3-4 升降压斩波电路及其波形
a）电路图 b）波形
V通时，电源 E经 V向 L供电使
其贮能，此时电流为 i1。同时，
C维持输出电压恒定并向负载
R供电。
V断时,L的能量向负载释放，
电流为 i2。负载电压极性为上
负下正，与电源电压极性相
反，该电路也称作反极性斩
波电路。
动画演示
电力电子技术 3-19
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
数量关系
稳态时，一个周期 T内电感 L两端电压 uL对时间的积分为零，即
? ?T tu0 L 0d
所以输出电压为：
EE
tT
tE
t
tU
?
?
?
?
?
??
1on
on
o f f
on
o
V处于通态
uL = E
V处于断态
uL = - uo
o ffoon tUtE ???
电力电子技术 3-20
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
图 3-4b中给出了电源电流 i1和负载电流 i2的波形，设两者
的平均值分别为 I1和 I2，当电流脉动足够小时，有：
o ff
on
2
1
t
t
I
I ?
由上式得：
11
on
o ff
2
1 II
t
tI
?
????
结论
当 0<a <1/2时为降压，当 1/2<a <1时为升压，故称作升降
压斩波电路。也有称之为 buck-boost 变换器。
其输出功率和输入功率相等，可看作 直流变压器 。
2o1 IUEI ?
电力电子技术 3-21
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
2) Cuk斩波电路
V通时, E— L1— V回路和 R— L2— C— V回路有电流 。
V断时, E— L1— C— VD回路和 R— L2— VD回路有电流 。
输出电压的极性与电源电压极性相反 。
电路相当于开关 S在 A,B两点之间交替切换 。
图 3-5 Cuk斩波电路及其等效电路 a）电路图 b） 等效电路
电力电子技术 3-22
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
同理：
数量关系
? ?T ti0 C 0d
V处于通态的时间 ton，则电容电流和时间的乘积为 I2ton。
V处于断态的时间 toff，则电容电流和时间的乘积为 I1 toff。
由此可得：
o ff1on2 tItI ?
?
?????? 1
on
on
on
o f f
1
2
t
tT
t
t
I
I
EEtT tEttU ??????? 1
on
on
o f f
on
o
优点 （与升降压斩波电路相比）：
输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很
小，有利于对输入、输出进行滤波。
电力电子技术 3-23
b) Zeta斩波电路
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
a) Sepic斩波电路
图 3-6 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
电路结构
Speic电路原理
V通态,E— L1— V回路和 C1—
V— L2回路同时导电,L1和 L2贮
能。
V断态,E— L1— C1— VD— 负载
回路及 L2— VD— 负载 回路同时
导电，此阶段 E和 L1既向负载供
电，同时也向 C1充电（ C1贮存的
能量在 V处于通态时向 L2转移 ）。
输入输出关系：
EEtT tEttU ??????? 1
on
on
o f f
on
o
电力电子技术 3-24
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
Zeta斩波电路原理
V处于通态期间, 电源 E经开关
V向电感 L1贮能 。
V关断后, L1－ VD－ C1构成振
荡回路, L1的能量转移至 C1，
能量全部转移至 C1 上之后,
VD关断, C1经 L2向负载供电 。
输入输出关系,图 3-6 Zeta斩波电路
EU ???? 1o
相同的输入输出关系。 Sepic电路的电源电流和负载电流均
连续,Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。
两种电路输出电压为 正极性 的。
电力电子技术 3-25
3.2复合斩波电路和多相多
重斩波电路
3.2.1 电流可逆斩波电路
3.2.2 桥式可逆斩波电路
3.2.3 多相多重斩波电路
电力电子技术 3-26
3.2.1 电流可逆斩波电路
复合斩波电路 —— 降压斩波电路和升压斩波电路组合构成
多相多重斩波电路 —— 相同结构的基本斩波电路组合构成
斩波电路用于拖动直流电动机时, 常要使电动机既可
电动运行, 又可再生制动 。
降压斩波电路能使电动机工作于第 1象限 。
升压斩波电路能使电动机工作于第 2象限 。
电流可逆斩波电路,降压斩波电路与升压斩波电路组
合 。 此电路电动机的电枢电流可正可负, 但电压只能
是一种极性, 故其可工作于第 1象限和第 2象限 。
电流可逆斩波电路
电力电子技术 3-27
3.2.1 电流可逆斩波电路
电路结构
V1和 VD1构成降压斩波电路，电动
机为电动运行，工作于第 1象限。
V2和 VD2构成升压斩波电路，电动
机作再生制动运行，工作于第 2象限。
必须防止 V1和 V2同时导通而导致的
电源短路。
工作过程（ 三种工作方式 )
第 3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压
斩波电路工作。
当一种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，
让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。
电路响应很快。
图 3-7 电流可逆斩波电路及波形
电力电子技术 3-28
3.2.2 桥式可逆斩波电路
桥式可逆斩波电路 —— 两个电流可逆斩波电路组合
起来，分别向电动机提供正向和反向电压。
图 3-8 桥式可逆斩波电路
使 V4保持通时, 等效为图 3-7a所示的电流可逆斩波电
路, 提供 正电压, 可使电动机工作于 第 1,2象限 。
使 V2保持通时, V3,VD3和 V4,VD4等效为又一组电流
可逆斩波电路, 向电动机提供 负电压, 可使电动机工
作于 第 3,4象限 。
电力电子技术 3-29
3.2.3 多相多重斩波电路
?基本概念
多相多重斩波电路
在电源和负载之间接入多个
结构相同的基本斩波电路而
构成
相数 一个控制周期中电源侧的电
流脉波数
重数 负载电流脉波数
电力电子技术 3-30
3.2.3 多相多重斩波电路
3相 3重降压斩波电路
电路结构：相当于由 3个
降压斩波电路单元并联
而成。
总输出电流为 3 个斩波电路单元输出
电流之和，其平均值为单元输出电流
平均值的 3倍，脉动频率也为 3倍。
总的输出电流脉动幅值变得很小 。
所需平波电抗器总重量大为减轻。
总输出电流最大脉动率（ 电流脉动幅
值与电流平均值之比 ）与相数的平方成
反比。
图 3-9 3相 3重斩波电路及其波形
电力电子技术 3-31
3.2.3 多相多重斩波电路
当上述电路电源公用而负载为 3个独立负载时,
则为 3相 1重斩波电路 。
而当电源为 3个独立电源, 向一个负载供电时,
则为 1相 3重斩波电路 。
多相多重斩波电路还具有备用功能, 各斩波电
路单元可互为备用 。
电力电子技术 3-32
本章 小结
本章介绍了 6种基本斩波电路, 2种复合斩波电
路及多相多重斩波电路 。
本章的 重点 是, 理解 降压斩波电路 和 升压斩波
电路 的工作原理, 掌握这两种电路的输入输出
关系, 电路解析方法, 工作特点
直流传动是斩波电路应用的传统领域, 而 开关
电源 则是斩波电路应用的新领域, 前者的应用
在逐渐萎缩, 而后者的应用是电力电子领域的
一大热点 。
第 3章 直流斩波电路
3.1 基本斩波电路
3.2 复合斩波电路和多相多重斩波
电路
本章小结
电力电子技术 3-2
第 3章 直流斩波电路 ·引言
直流斩波电路 （ 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 。
电路种类
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 。
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 。
电力电子技术 3-3
3.1 基本斩波电路
3.1.1 降压斩波电路
3.1.2 升压斩波电路
3.1.3 升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
电力电子技术 3-4
3.1.1 降压斩波电路
电路结构
全控型器件
若为晶闸管，须
有辅助关断电路。
续流二极管
负
载
出
现
的
反
电
动
势
典型用途之一是拖动直流电动机，也可带蓄电池负载。
降压斩波电路
（ Buck Chopper)
电力电子技术 3-5
3.1.1 降压斩波电路
工作原理
t=0时刻驱动 V导通, 电源 E
向负载供电, 负载电压
uo=E,负载电流 io按指数曲
线上升 。
t=t1时控制 V关断, 二极管
VD续流, 负载电压 uo近似
为零, 负载电流呈指数曲
线下降 。
通常串接较大电感 L使负载
电流连续且脉动小 。
动画演示 。
电力电子技术 3-6
3.1.1 降压斩波电路
数量关系
电流连续
负载电压平均值：
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o
（ 3-1）
R
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（ 3-2）
ton—— V通的时间 toff—— V断的时间 a--导通占空比
电流断续, Uo被抬高，一般不希望出现。
负载电流平均值：
电力电子技术 3-7
3.1.1 降压斩波电路
斩波电路三种控制方式
T不变, 变 ton — 脉冲宽度调制 （ PWM） 。
ton不变, 变 T — 频率调制 。
ton和 T都可调, 改变占空比 — 混合型 。
此种方式应
用最多
第 2章 2.1节介绍过,电力电子电路的实质上是分时
段线性电路的思想 。
基于“分段线性”的思想，对降压斩波电路进
行解析。
分 V处于通态和处于断态
初始条件分电流连续和断续
电力电子技术 3-8
3.1.1 降压斩波电路
? ?TIETRI oM2o ?
同样可以从 能量传递关系 出发进行的推导
由于 L为无穷大, 故负载电流维持为 Io不变
电源只在 V处于通态时提供能量，为
在整个周期 T中，负载消耗的能量为
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输出功率等于输入功率，可将降压斩波器看作 直流降压变压器 。
一周期中，忽略损耗，则电源提供的能量与负载消耗的能量相等。
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电力电子技术 3-9
3.1.1 降压斩波电路
负载电流断续的情况：
I10=0，且 t=tx时,i2=0
式（ 3-7）
式（ 3-6）
??
?
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tx<toff
电流断续的条件,1
1
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o 1
)( ?
输出电压平均值为：
电力电子技术 3-10
3.1.2 升压斩波电路
升压斩波电路（ Boost Chopper）
储存电能电路结构
1) 升压斩波电路的基本原理 保持输出
电压
电力电子技术 3-11
3.1.2 升压斩波电路
工作原理
假设 L和 C值很大。
V处于 通态 时，电源 E向电感
L充电，电流恒定 I1，电容 C
向负载 R供电，输出电压 Uo
恒定。
V处于 断态 时，电源 E和电感
L同时向电容 C充电，并向负
载提供能量。
动态演示 。 图 3-2 升压斩波电路及工组波形
电力电子技术 3-12
3.1.2 升压斩波电路
数量关系
设 V通态的时间为 ton，此阶段 L上积蓄的能量为
设 V断态的时间为 toff，则此期间电感 L释放能量为
稳态时，一个周期 T中 L积蓄能量与释放能量相等：
? ? o ff1o tIEU ?
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化简得：
T/toff>1，输出电压高于电源电压，故为 升压 斩波电路。
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b和 ?的关系：
因此, 上式可表示为
off/tT
1?? b?
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T
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电力电子技术 3-13
3.1.2 升压斩波电路
电压升高的原因, 电感 L储能使 电压泵升 的作用
电容 C可将输出电压 保持 住
如果忽略电路中的损耗，则由电源提供的能量仅由负载 R
消耗，即, 。
与降压斩波电路一样，升压斩波电路可看作直流变压器。
oo1 IUEI ?
输出电流的平均值 Io为：
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电源电流的平均值 Io为：
R
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电力电子技术 3-14
3.1.2 升压斩波电路
2) 升压斩波电路典型应用
一是用于直流电动机传动
二是用作 单相功率因数校
正（ PFC） 电路
三是用于其他交直流电源
中
图 3-3 用于直流电动机回馈能量的升压斩波电路及其波形
a） 电路图 b） 电流连续时 c） 电流断续时
用于直流电动机传动
再生制动时把电能回馈给
直流电源。
电动机电枢电流连续和断
续两种工作状态。
直流电源的电压基本是恒
定的，不必并联电容器。
动画演示
电力电子技术 3-15
3.1.2 升压斩波电路
数量关系
当 V处于通态时，设电动机电枢电流为 i1，得下式：
M1
1
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当 V处于断态时，设电动机电枢电流为 i2，得下式：
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当电流连续时，考虑到初始条件，近似 L无穷大时电
枢电流的平均值 Io，即
? ? R EEREmI o bb ???? M
该式表明，以电动机一侧为基准看，可将直流电源电
压看作是被降低到了 。Eb
电力电子技术 3-16
3.1.2 升压斩波电路
如图 3-3c，当电枢电流断续时：
当 t=0时刻 i1=I10=0，令式（ 3-31）
中 I10=0即可求出 I20，进而可写出
i2的表达式。
另外，当 t=t2时,i2=0，可求得 i2持
续的时间 tx，即
图 3-3 用于直流电动机回馈能
量的升压斩波电路及其波形
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?
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1 --------电流断续 的条件
tx<t0ff
电力电子技术 3-17
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)
电路结构
电力电子技术 3-18
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
基本工作原理
图 3-4 升降压斩波电路及其波形
a）电路图 b）波形
V通时，电源 E经 V向 L供电使
其贮能，此时电流为 i1。同时，
C维持输出电压恒定并向负载
R供电。
V断时,L的能量向负载释放，
电流为 i2。负载电压极性为上
负下正，与电源电压极性相
反，该电路也称作反极性斩
波电路。
动画演示
电力电子技术 3-19
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
数量关系
稳态时，一个周期 T内电感 L两端电压 uL对时间的积分为零，即
? ?T tu0 L 0d
所以输出电压为：
EE
tT
tE
t
tU
?
?
?
?
?
??
1on
on
o f f
on
o
V处于通态
uL = E
V处于断态
uL = - uo
o ffoon tUtE ???
电力电子技术 3-20
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
图 3-4b中给出了电源电流 i1和负载电流 i2的波形，设两者
的平均值分别为 I1和 I2，当电流脉动足够小时，有：
o ff
on
2
1
t
t
I
I ?
由上式得：
11
on
o ff
2
1 II
t
tI
?
????
结论
当 0<a <1/2时为降压，当 1/2<a <1时为升压，故称作升降
压斩波电路。也有称之为 buck-boost 变换器。
其输出功率和输入功率相等，可看作 直流变压器 。
2o1 IUEI ?
电力电子技术 3-21
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
2) Cuk斩波电路
V通时, E— L1— V回路和 R— L2— C— V回路有电流 。
V断时, E— L1— C— VD回路和 R— L2— VD回路有电流 。
输出电压的极性与电源电压极性相反 。
电路相当于开关 S在 A,B两点之间交替切换 。
图 3-5 Cuk斩波电路及其等效电路 a）电路图 b） 等效电路
电力电子技术 3-22
3.1.3升降压斩波电路和 Cuk斩波电路
同理：
数量关系
? ?T ti0 C 0d
V处于通态的时间 ton，则电容电流和时间的乘积为 I2ton。
V处于断态的时间 toff，则电容电流和时间的乘积为 I1 toff。
由此可得：
o ff1on2 tItI ?
?
?????? 1
on
on
on
o f f
1
2
t
tT
t
t
I
I
EEtT tEttU ??????? 1
on
on
o f f
on
o
优点 （与升降压斩波电路相比）：
输入电源电流和输出负载电流都是连续的，且脉动很
小，有利于对输入、输出进行滤波。
电力电子技术 3-23
b) Zeta斩波电路
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
a) Sepic斩波电路
图 3-6 Sepic斩波电路和Zeta斩波电路
电路结构
Speic电路原理
V通态,E— L1— V回路和 C1—
V— L2回路同时导电,L1和 L2贮
能。
V断态,E— L1— C1— VD— 负载
回路及 L2— VD— 负载 回路同时
导电，此阶段 E和 L1既向负载供
电，同时也向 C1充电（ C1贮存的
能量在 V处于通态时向 L2转移 ）。
输入输出关系：
EEtT tEttU ??????? 1
on
on
o f f
on
o
电力电子技术 3-24
3.1.4 Sepic斩波电路和 Zeta斩波电路
Zeta斩波电路原理
V处于通态期间, 电源 E经开关
V向电感 L1贮能 。
V关断后, L1－ VD－ C1构成振
荡回路, L1的能量转移至 C1，
能量全部转移至 C1 上之后,
VD关断, C1经 L2向负载供电 。
输入输出关系,图 3-6 Zeta斩波电路
EU ???? 1o
相同的输入输出关系。 Sepic电路的电源电流和负载电流均
连续,Zeta电路的输入、输出电流均是断续的。
两种电路输出电压为 正极性 的。
电力电子技术 3-25
3.2复合斩波电路和多相多
重斩波电路
3.2.1 电流可逆斩波电路
3.2.2 桥式可逆斩波电路
3.2.3 多相多重斩波电路
电力电子技术 3-26
3.2.1 电流可逆斩波电路
复合斩波电路 —— 降压斩波电路和升压斩波电路组合构成
多相多重斩波电路 —— 相同结构的基本斩波电路组合构成
斩波电路用于拖动直流电动机时, 常要使电动机既可
电动运行, 又可再生制动 。
降压斩波电路能使电动机工作于第 1象限 。
升压斩波电路能使电动机工作于第 2象限 。
电流可逆斩波电路,降压斩波电路与升压斩波电路组
合 。 此电路电动机的电枢电流可正可负, 但电压只能
是一种极性, 故其可工作于第 1象限和第 2象限 。
电流可逆斩波电路
电力电子技术 3-27
3.2.1 电流可逆斩波电路
电路结构
V1和 VD1构成降压斩波电路，电动
机为电动运行，工作于第 1象限。
V2和 VD2构成升压斩波电路，电动
机作再生制动运行，工作于第 2象限。
必须防止 V1和 V2同时导通而导致的
电源短路。
工作过程（ 三种工作方式 )
第 3种工作方式：一个周期内交替地作为降压斩波电路和升压
斩波电路工作。
当一种斩波电路电流断续而为零时，使另一个斩波电路工作，
让电流反方向流过，这样电动机电枢回路总有电流流过。
电路响应很快。
图 3-7 电流可逆斩波电路及波形
电力电子技术 3-28
3.2.2 桥式可逆斩波电路
桥式可逆斩波电路 —— 两个电流可逆斩波电路组合
起来，分别向电动机提供正向和反向电压。
图 3-8 桥式可逆斩波电路
使 V4保持通时, 等效为图 3-7a所示的电流可逆斩波电
路, 提供 正电压, 可使电动机工作于 第 1,2象限 。
使 V2保持通时, V3,VD3和 V4,VD4等效为又一组电流
可逆斩波电路, 向电动机提供 负电压, 可使电动机工
作于 第 3,4象限 。
电力电子技术 3-29
3.2.3 多相多重斩波电路
?基本概念
多相多重斩波电路
在电源和负载之间接入多个
结构相同的基本斩波电路而
构成
相数 一个控制周期中电源侧的电
流脉波数
重数 负载电流脉波数
电力电子技术 3-30
3.2.3 多相多重斩波电路
3相 3重降压斩波电路
电路结构：相当于由 3个
降压斩波电路单元并联
而成。
总输出电流为 3 个斩波电路单元输出
电流之和，其平均值为单元输出电流
平均值的 3倍，脉动频率也为 3倍。
总的输出电流脉动幅值变得很小 。
所需平波电抗器总重量大为减轻。
总输出电流最大脉动率（ 电流脉动幅
值与电流平均值之比 ）与相数的平方成
反比。
图 3-9 3相 3重斩波电路及其波形
电力电子技术 3-31
3.2.3 多相多重斩波电路
当上述电路电源公用而负载为 3个独立负载时,
则为 3相 1重斩波电路 。
而当电源为 3个独立电源, 向一个负载供电时,
则为 1相 3重斩波电路 。
多相多重斩波电路还具有备用功能, 各斩波电
路单元可互为备用 。
电力电子技术 3-32
本章 小结
本章介绍了 6种基本斩波电路, 2种复合斩波电
路及多相多重斩波电路 。
本章的 重点 是, 理解 降压斩波电路 和 升压斩波
电路 的工作原理, 掌握这两种电路的输入输出
关系, 电路解析方法, 工作特点
直流传动是斩波电路应用的传统领域, 而 开关
电源 则是斩波电路应用的新领域, 前者的应用
在逐渐萎缩, 而后者的应用是电力电子领域的
一大热点 。
