双象限斩波电路优化设计

在电力拖动及电力牵引中，常要求电机既能运行于电动机状态，又能进行再生制动，即电机电流可以是正的，也可以是负的，能够进行两个方向的流动。前面介绍的降压斩波电路在拖动直流电机时，电机作为电动机运行，工作于第一象限，而升压斩波电路中，电机作为发电机运行，工作于第二象限。在两种情况下，电机电枢电流的方向是不同的，但均只能单方向流动。如果将降压斩波电路和升压斩波电路组合在一起，就可构成电流可逆斩波电路。

1.桥臂式双象限斩波电路（A 型双象限斩波电路）

桥臂式双象限斩波电路原理如图3－34所示。在该电路中，斩波开关CH1和续流二极管VD1构成降压斩波电路，斩波开关CH2和续流二极管VD2构成升压斩波电路。这样，该电路就可以使电源与负载电机之间的功率流向是可逆的。当αU >E时，功率流向是从电源到电机，电机运行于电动机状态，工作于第一象限；当αU<E时，功率流向改变，电机变为再生制动工况运行，工作于第二象限。对于电流可逆斩波电路，封锁CH2 的触发脉冲，使CH1 和VD1 作为降压斩波器工作，将电源的功率传递给电机，控制CH1的导通比可以调节电机的转速；而封锁CH1的触发脉冲，使CH2和VD2作为升压斩波器工作，将电机的功率传递给电源，控制CH2的导通比可以调节电机的制动功率。

图3－34　桥臂式双象限斩波电路

无论上述哪种运行工况，负载回路端电压ud 的波形总处于时间轴的上方，也就是说，E 的方向总是正的。而电枢电流的方向id 可正可负，这取决于αU与E的比值，若αU >E，则电枢电流id的方向为正；若αU<E，则电枢电流id 的方向为负。

需要注意的是，若CH1和CH2同时导通，将导致电源短路，进而会损坏电路中的开关器件或电源，因此，必须防止出现这种情况。

2.混合桥式双象限斩波电路（B 型双象限斩波电路）(www.xing528.com)

混合桥式双象限斩波电路原理如图3－35所示。该电路有4 种工作模式。

图3－35　混合桥式双象限斩波电路

（1）CH1、CH2两斩波开关同时导通，这时ud为正，且αU >E，能量流向为从电源到负载；id为正，电机吸收功率。

（2）其中的一个斩波器CH1 和续流二极管VD2 同时导通，负载电路被短接，ud＝0，不管E 是正还是负，负载电流id均经这两个导通管续流。

（3）VD1、VD2两二极管同时导通，这时Em 为负，而且必须αU<｜E｜，功率流向为从电机到电源，把电能反馈到电网去。

（4）斩波器CH2和续流二极管VD1同时导通，负载电路被短接，ud＝0，不管E是正还是负，负载电流id均经这两个导通管续流。

由以上分析可知，斩波电路工作在第一、第二模式时，负载电压ud为正，负载电流id也为正，斩波电路工作在第一象限；斩波电路工作在第三、第四模式时，负载电压ud 为负，负载电流为正，斩波电路工作在第四象限。因此，混合桥式双象限斩波电路为一、四象限斩波器。