直流斩波电路的应用场景

如图3－38所示为TCG－1 型无轨电车主电气主电路原理图，它主要适用于ZQ－60、DQ－14/86、ZQ－90 直流牵引电动机，斩波器的工作频率为125 Hz，直流电源输入电压为600 V。

图3－38　TCG－1 型无轨电车主电气主电路原理图

1.直流斩波器工作原理

VT1为斩波器主晶闸管，VT2 为斩波器辅晶闸管，C 和L1 组成振荡电路，与VD1、VD2、L2组成VT1管的换流关断电路。工作过程如图3－39所示。

图3－39（a）：接通电源，VT1、VT2均未触发，电源通过L1、VD1及负载对C 充电到U 值，如图3－39中虚线所示，对应图3－40中t1之前的时间。

图3－39（b）：t1 时刻触发VT1 导通，电源加到负载端，VT1 流过负载电流Id，由于VD1的存在，电容无法放电，VT2继续受正压，对应图3－40中t1～t2时间。

图3－39（c）：脉冲Ug2 触发VT2 导通，振荡电路L1、C 与VT2 形成通路，电容经VT2、L1放电，然后反充电，使电容电压极性从＋U变为－U，对应图3－40中t0 时刻，电容电压已反充电到－U，电容电流下降到零，VT2 自行关断。在t3 时刻前VT1 管继续导通，向负载输出电流。

图3－39　脉冲宽度控制直流斩波电路工作过程

图3－39（d）：VT2关断后电容通过VT1反向放电，流过VT1的电流开始减小，当流过VT1的反向放电电流iC等于负载电流Id时VT1关断，对应图3－40中t4时刻。(www.xing528.com)

图3－40　斩波器换流波形

图3－39（e）：VT1关断后，电容经VD1、L2、VD2回路继续放电，反向放电电流继续增大，在反向放电电流增大到最大值之前，L2 的自感电动势给VT1 以反压，反压持续时间为t0，电流路径如图3－39（e）所示。当电容电流iC达到最大值（t5 时刻）后，VT1、VT2 又恢复承受正压，t5～t6 期间，负载电流对电容正向充电到U值。

图3－39（f）：电容充电到＋U值时，电源停止输入电流，负载电流通过VD3续流。

从斩波器工作过程可见，输出电压的脉宽是通过VT2触发导通的时刻来控制的。若斩波器工作周期为T，ug2距ug1的间隔τ增大则输出电压的脉宽也增大，输出直流电压的平均值越高，反之τ缩小则脉冲变窄，电压平均值也就减小。

2.主电路中各元件的作用

L0和C0组成输入滤波器，起到维持直流斩波器输入端电压稳定和降低输入电流脉动量的作用，同时也减少对通信线路的干扰。

VD0用于防止直流斩波器被加上反向电压。

TP：由霍尔元件组成的电流变换器。

电阻RT和晶闸管VT3组成削磁回路，目的在于进一步提高车速。