实验四·直流斩波电路BUCK电路

BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明一、直流斩波电路的基本原理Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其电路如图4.8。

与Buck和Boost电路不同的是，电感L f在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。

开关管也采用PWM控制方式。

Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式，此处以电感电流在连续状态下的工作模式。

图4.8是电感电流连续时的主要波形。

图4.10是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。

电感电流连续工作时，有两种工作模态，图4.11(a)的开关管Q导通时的工作模态，图(b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。

V o图4.9电路ArrayVi LFi Qi DV图4.10感电流连续工作波形V oV o(a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流图5.11 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。

1.在开关模态1[0~t on ]：t=0时，Q 导通，电源电压V in 加载电感L f 上，电感电流线性增长，二极管D 戒指，负载电流由电容C f 提供：f L fin di L V dt=(2-1)oo LDV I R =(2-2)ofo dV C I dt= (2-3)t=t on 时，电感电流增加到最大值max L i ，Q 关断。

在Q 导通期间电感电流增加量f L i ∆f inL y fV i D T L ∆=⋅ (2-4)2.在开关模态2[t on ~ T]:t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，f L i 在输出电压Vo 作用下下降：f L fo di L V dt=(2-5)f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+ (2-6)t=T 时，f L i 见到最小值min L i ，在t on ~ T 期间f L i 减小量f L i ∆为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ∆=⋅=- (2-7)此后，Q 又导通，转入下一工作周期。

项目一 降压式直流斩波电路建模仿真实训一、 降压式直流斩波电路（buck ）（1）原理图用IGBT 作为电路的控制开关，用上一个二极管起续流作用，在加上L-C 低通滤波电路组成Buck 电路 。

如图1-1。

+-U0E图1-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图1-2。

图1-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图1-3。

图1-3脉冲参数，振幅1V，周期0.002，初始占空比为10% 如图1-4图1-4电源参数，电压100v 如图1-5所示。

图1-5 IGBT参数，如图1-6所示。

图1-6电感参数设为0.1H，如图1-7所示图1-7电感参数设为0.1H，如图1-8所示图1-8（3）仿真参数设置设置触发脉冲的占空比分别为30%、50%、60%、90%。

与其产生的相应波形分别如图1-9、图1-10、图1-11、图1-12。

在波形图中第一列波形为流过二级管的电流波形，第二列波形为流过IBGT的电流波形，第三列波形为IGBT的电压波形，第四列波形为负载电流波形，第五列波形为负载的电压波形。

图1-9图1-10图1-11图1-12（4）小结当输入电压E不变时，输出电压随占空比D的线性变化而线性变化，而与电路其他参数无关。

输出电压U0=DE，即占空比越大，输出电压越大，最大等于E。

项目二升压式直流斩波电路建模仿真实训二、 升压式直流斩波电路（boost ）（1）原理图升压式直流斩波电路与降压式直流斩波电路最大的不同，控制开关IGBT 与负载R 呈并联形式连接。

如图2-1。

-U0E图2-1（2）建立仿真模型根据原理图用matalb 软件画出正确的仿真电路图，如图2-2。

图2-2仿真参数，算法（solver ）ode15s ，相对误差（relativetolerance ）1e-3，开始时间0结束时间0.05s ，如图2-3。

BUCK-BOOST电路工作过程分析及说明一、直流斩波电路的基本原理Buck/Boost变换器是输出电压可低于或高于输入电压的一种单管直流变换器，其电路如图4.8。

与Buck和Boost电路不同的是，电感L f在中间，不在输出端也不在输入端，且输出电压极性与输入电压相反。

开关管也采用PWM控制方式。

Buck/Boost变换器也有电感电流连续和断续两种工作方式，此处以电感电流在连续状态下的工作模式。

图4.8是电感电流连续时的主要波形。

图4.10是Buck/Boost变换器在不同工作模态下的等效电路图。

电感电流连续工作时，有两种工作模态，图4.11(a)的开关管Q导通时的工作模态，图(b)是开关管Q关断、D续流时的工作模态。

V o图4.9电路ArrayVi LFi Qi DV图4.10感电流连续工作波形V oV o(a) Q 导通 (b) Q 关断，D 续流图5.11 Buck/Boost 不同开关模态下等效电路二、电感电流连续工作原理和基本关系电感电流连续工作时，Buck/Boost 变换器有开关管Q 导通和开关管Q 关断两种工作模态。

1.在开关模态1[0~t on ]：t=0时，Q 导通，电源电压V in 加载电感L f 上，电感电流线性增长，二极管D 戒指，负载电流由电容C f 提供：f L fin di L V dt=(2-1)oo LDV I R =(2-2)ofo dV C I dt= (2-3)t=t on 时，电感电流增加到最大值max L i ，Q 关断。

在Q 导通期间电感电流增加量f L i ∆f inL y fV i D T L ∆=⋅ (2-4)2.在开关模态2[t on ~ T]:t=t on 时，Q 关断，D 续流，电感L f 贮能转为负载功率并给电容C f 充电，f L i 在输出电压Vo 作用下下降：f L fo di L V dt=(2-5)f o o oL fo f LDdV dV V i C I C dt dt R =+=+ (2-6)t=T 时，f L i 见到最小值min L i ，在t on ~ T 期间f L i 减小量f L i ∆为：(1)f o o L off y f fV Vi t D T L L ∆=⋅=- (2-7)此后，Q 又导通，转入下一工作周期。

直流斩波电路工作原理分析直流斩波电路的主要是实现直流电能的变换，对直流电的电压或电流进行控制。

按照输入电压与输出电压之间的关系，可以分为六种不同的形式，分别为降压斩波电路（BUCK ）、升压斩波电路（BOOST ）、升降压斩波电路（BUCK-BOOST ）、Cuk 斩波电路、Sepic 斩波电路和Zeta 斩波电路。

下面分别对它们的工作原理进行简单的介绍。

一．降压斩波电路降压斩波（BUCK ）电路的拓扑结构图如1-1所示。

U io图1-1 BUCK 电路拓扑结构分析在开关器件导通和关断时，电路的动态工作过程。

图1-1中实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示器件关断时的续流回路。

在续流过程中，根据电感中的电流的不同分为，电感电流连续（CCM ）和断续（DCM ）两种情况。

由此可以得到降压斩波电路的动态工作过程如图1-2所示。

U ioa) S 导通时等效电路oCob) S 关断，i L ≠0时等效电路c) S 关断，i L =0时等效电路图1-2 BUCK 电路动态工作过程在工作过程中，驱动信号以及电感上的电压和电流波形如图1-2所示。

u Su Li Li La) 电感电流连续时波形b) 电感电流断续时波形图1-3 BUCK 电路的工作原理图由电感器件的伏秒平衡原理，可以得出在电流连续和断续两种情况下，BUCK 斩波电路的输出电压。

a) 电感电流连续时，有()(1)0i o o U U D U D ---= （1-1）化简可得o i U DU = （1-2）b) 电感电流断续时，有1()0i o o U U D U --∆= （1-3）化简可得1o i DU U D =+∆ （1-4） 由此可以看出，电感电流断续情况下的输出电压更高。

二．升压斩波电路升压斩波（BOOST ）电路的拓扑结构如图2-1所示。

U iLo图2-1 BOOST 电路拓扑结构在图2-1中，实线部分表示开关器件导通时的回路，虚线部分表示开关器件关断时的回路，由此可以得到升压斩波电路的动态工作过程如图2-2所示。

实验四直流降压斩波电路一实验目的1.理解降压斩波电路的工作原理及波形情况，掌握该电路的工作状态及结果。

2.研究直流降压斩波电路的全过程3.掌握降压斩波电路MATLAB的仿真方法，会设置各模块的参数。

二预习内容要点1. 降压斩波电路工作的原理及波形2. 输入值输出值之间的关系三实验内容及步骤1.降压斩波电路(Buck Chopper)的原理图如图所示。

图中V为全控型器件，选用IGBT。

D为续流二极管。

由图4-12b中V的栅极电压波形UGE可知，当V处于通态时，电源Ui向负载供电，UD=Ui。

当V处于断态时，负载电流经二极管D续流，电压UD近似为零，至一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期的过程。

负载电压的平均值为:图式中ton为V处于通态的时间，toff为V处于断态的时间，T为开关周期，α为导通占空比，简称占空比或导通比(α=ton/T)。

由此可知，输出到负载的电压平均值UO最大为Ui，若减小占空比α，则UO随之减小，由于输出电压低于输入电压，故称该电路为降压斩波电路。

2.（1）器件的查找以下器件均是在MATLAB R2017b环境下查找的，其他版本类似。

有些常用的器件比如示波器、脉冲信号等可以在库下的Sinks、Sources中查找；其他一些器件可以搜索查找（2）连接说明有时查找出来的器件属性并不是我们想要的例如：示波器可以双击示波器进入属性后进行设置。

（3）参数设置1.双击直流电源把电压设置为200V。

负载电动势20V。

’2.双击脉冲把周期设为，占空比设为30％，40%，80%，（可多设几组）延迟角设为30度，由于属性里的单位为秒，故把其转换为秒即，30×360；3.双击负载把电阻设为10Ω，电感设为；4.双击示波器把Number of axes设为3，同时把History选项卡下的Limit data points to last前面的对勾去掉；5.晶闸管和二极管参数保持默认即可四仿真及其结果仿真波形及分析占空比为40％占空比为60％占空比为80％图仿真波形图占空比从图中可以看出输出电压随占空比的变化而变化其关系为U0=ɑUi五、实验总结IGBT的门极驱动条件密切地关系到他的静态和动态特性。

直流斩波电路原理实验报告【实验日期】2021年05月24日【实验目的】1. 了解直流斩波电路的工作原理。

2. 掌握直流斩波电路的实现方法。

3. 学会使用示波器观测斩波电路的输出波形。

直流斩波电路是一种将直流电信号转换为可控的脉冲信号的电路。

斩波电路是通过对输入直流电压进行切割，使其呈现出一个矩形脉冲的形式，从而得到一个近似于正弦波的波形。

直流斩波电路的核心部件是斩波元件（如晶闸管、场效应管等），它的主要作用是控制输出信号的幅度和频率。

直流斩波电路的两个主要类型是单相半波斩波电路和单相全波斩波电路。

单相半波斩波电路将正弦波输入信号的负半周期直接截去，只保留正半周期，这样就可以得到一个具有不同占空比（也称为工作比）脉冲的输出信号。

如果幅度和频率能够精确控制，输出信号的形状就可以接近正弦波。

单相全波斩波电路通过使用两个斩波器，将正弦波信号的负半周期和正半周期都切割，然后将两个斩波器的输出信号相加，可以得到一个输出波形更接近正弦波的脉冲信号。

1. 直流电源2. 稳压电源3. 晶闸管4. 电阻5. 电容6. 示波器7. 多用电表1. 按照电路图连接电路。

2. 接通直流电源和稳压电源，调节稳压电源输出电压，并使用多用电表检测电压值。

3. 使用示波器观测晶闸管的正向电压和负向电压，并实时记录值。

4. 调节输入直流电压和斩波角度，观察输出脉冲信号的波形变化，并记录每个角度的输出波形。

通过实验可以得到不同控制角度下的直流斩波输出波形，并可以根据输出波形的变化情况分析电路的工作性质。

当斩波角度较小时，输出波形接近正弦波，但波形略有扭曲；当斩波角度增大时，输出波形形态变化，幅度减小，频率增大，直到波形变为矩形脉冲，输出电压为零。

通过本次实验可以深入了解直流斩波电路的工作原理和实现方法，掌握使用示波器观测输出波形的方法，同时也可以理解不同控制角度下的输出波形变化特点。

直流斩波电路在电力调控、数码电子等领域有广泛的应用，掌握其原理和实现方法对于工程实践具有重要意义。

直流斩波电路的性能研究一、实验原理及内容：直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。

目前比较基本的和较为常用的直流斩波电路有以下几种：一）降压斩波电路（Buck Chopper）1、电路图如下：2、降压斩波电路原理：在t=0时驱动V导通，电源E向负载供电，负载u o=E，负载电流i o按指数曲线上升。

当t=t1时刻，控制V关断，负载电流经二极管VD 续流，负载电压u o近似为零，负载电流呈指数曲线下降。

为了使负载电流连续且脉动小，通常串接L值较大的电感。

只一个周期T结束，再驱动V导通，重复上一周期过程。

当电路工作于稳态时，负载电流在一个周期的初值和终值相等U o的值与占空比（alpha）成正比。

3、典型应用：拖动直流电机，带蓄电池负载二）升压斩波电路（Boost Chopper）1、电路图如下：2、升压斩波电路的原理：假设电路中电感L很大，电容C很大。

当V导通，电源E向L充电，充电电流基本恒定位为I1，同时电容C上的电压向负载R供电，由于C值很大，基本保持输出电压u o位恒值，记为U o。

当V关断的时候电源与电感L同时对电容C充电，并且向负载R提供能量。

当电路工作稳定时，有如下方程：U o=(t on+t off)E/t off=TE/t off由上式可知，输出电压高于电源电压。

3、典型应用：直流电动机传动，单项功率因数校正（Power Factor Correction—PFC）电路，用于其他交直流电源中三）升降压斩波电路（Boost-Buck Chopper）1、电路图如下：2、升降压斩波电路原理：假设电感L很大，电容C很大，致使电感电流i L和电容典雅即负载电压u o基本为恒值。

V导通，L充电，有电流i1。

同时有电容C维持输出电压基本恒定并向负载R供电。

V关断，电感L向负载提供其所储存的能量，此时有电流i2。

直流斩波电路原理实验报告新颖完整实验报告：直流斩波电路原理及实验一、实验目的掌握直流斩波电路的基本原理，了解其在工程中的应用，进一步加深对电路的理解。

二、实验器材1.直流电源2.电阻、电容、二极管、晶体管等元器件3.示波器、万用表等测试仪器三、实验原理四、实验步骤1.搭建直流斩波电路按照实验原理搭建直流斩波电路，将直流电源连接到斩波器的输入端，然后将输出端连接到滤波电路。

2.测量电路参数使用万用表等测试仪器，依次测量电阻、电容、二极管等元器件的电阻值、电容值、正向电压降等参数。

3.进行示波器测量将示波器的探头分别连接到斩波器的输入端和输出端，观察输入信号和输出信号的波形，并记录下相关数据。

4.更换元器件在保持电路基本结构不变的情况下，更换其中一元器件，并观察输出信号的变化，记录下相关数据。

五、实验数据记录及分析1.电路参数记录测得的电阻、电容、二极管等元器件的电参数。

2.示波器测量数据记录输入信号和输出信号的波形，并分析其频率、幅值等特征。

3.元器件更换实验数据记录更换元器件后输出信号的波形，并分析其变化原因。

六、实验结果讨论通过实验数据的记录和分析，得出直流斩波电路的输入信号和输出信号的关系，进一步认识到电路中各元器件的作用与影响。

七、实验心得通过本次实验，我深入理解了直流斩波电路的原理和应用，并通过实际操作了解了不同元器件对输出信号的影响，加深了对电路的认识。

这次实验让我更加熟悉了直流斩波电路的特点，培养了动手实验的能力，提高了解决问题的能力。

希望今后能在工程中更好地应用直流斩波电路的知识。

实验四PWM直流斩波电路分析及测试一．实验目的1．掌握Buck—Boost变换器的工作原理、特点与电路组成。

2．熟悉Buck—Boost变换器连续与不连续工作模式的工作波形图。

3．掌握Buck—Boost变换器的调试方法。

二．实验容1．连接实验线路，构成一个实用的Buck—Boost变换器。

2．调节占空比，测出电感电流i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。

3．将电感L增大一倍，测出i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D，并与理论值相比较。

4．测出连续与不连续工作状态时的V be、V ce、V D、V L、i L、i C、i D等波形。

5．测出直流电压增益M=V O/V S与占空比D的函数关系。

6．测试输入、输出滤波环节分别对输入电流i S与输出电流i O影响。

三．实验线路四．实验设备和仪器1．MCL-08直流斩波及开关电源实验挂箱2．万用表3.双踪示波器五．实验方法1．检查PWM信号发生器与驱动电路工作是否正常连接有关线路，观察信号发生器输出与驱动电路的输出波形是否正常，如有异常现象，则先设法排除故障。

2．电感L=1.48mH，电感电流i L处于连续与不连续临界状态时的占空比D测试将“16”与“18”、“21”与“4”、“22”与“5”、“19”与“6”、“1”与“4”、“9”与“12”相连，16 18 21422519614912合上开关S1与S2、S3、S4，用示波器观察“7”与“13”（即i L）之间波形，然后调节RP1使i L处于连续与不连续的临界状态，记录这时候的占空比D与工作周期T。

3．L=1.48mH，测出处于连续与不连续临界工作状态时的V be (“5”～“6”)、V ce(“4”～“6”)、V D(“9”～“8”)、i L(“7”～“13”)、i C(“6”～“7”)、i D(“8”～“7”)等波形调节RP1，使i L处于连续与不连续临界工作状态，用示波器测出GTR基-射极电压V be与集-射极电压V ce；二极管VD阴极与阳极之间电压V D；电感L3两端电压V L；电感电流i L；三极管集电极电流i C以及二极管电流i D等波形。

实验四直流斩波电路实验一．实验目的1．加深理解斩波器电路的工作原理2．掌握斩波器的主电路，触发电路的调试步骤和方法。

3．熟悉斩波器各点的波形。

二．实验内容1．触发电路调试2．斩波器接电阻性负载。

3．斩波器接电阻—电感性负载。

三．实验线路与原理本实验采用脉宽可调逆阻型斩波器。

其中VT1为主晶闸管，当它导通后，电源电压就加在负载上。

VT2为辅助晶闸管，由它控制输出电压的脉宽。

C和L1为振荡电路，它们与VT2、VD1、L2组成VT1的换流关断电路。

斩波器主电路如图4-14所示。

接通电源时，C经VD1，负载充电至+Udo，VT1导通，电源加到负载上，过一段时间后VT2导通，C和L1产生振荡，C上电压由+Vdo变为-Vdo，C经VD1和VT1反向放电，使VT1、VT2关断。

从以上斩波器工作过程可知，控制VT2脉冲出现的时刻即可调节输出电压的脉宽，从而达到调压的目的，VT1、VT2的脉冲间隔由触发电路决定。

四．实验设备及仪器1．MCL系列教学实验台主控制屏。

2．MCL—18组件（适合MCL—Ⅱ)或MCL—31组件（适合MCL—Ⅲ）。

3．MCL—33组件或MCL—53组件（适合MCL—Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ）。

4．MCL—06组件或MCL—375．MEL—03三相可调电阻器(或自配滑线变阻器450 ，1A)6．双踪示波器7．万用表五．注意事项1．斩波电路的直流电源由三相不控整流桥提供，整流桥的极性为下正上负，接至斩波电路时，极性不可接错。

2．实验时，每次合上主电源前，须把调压器退至零位，再缓慢提高电压。

3．实验时，若负载电流过大，容易造成逆变失败，所以调节负载电阻，电感时，需注意电流不可超过0.5A。

4．若逆变失败，需关断主电源，把调压器退至零位，再合上主电源。

5．实验时，先把MCL-18的给定调到0V，再根据需要调节。

六．实验方法1．触发电路调试打开MCL—06面板右下角的电源开关（或接人MCL—37低压电源）。

调节电位器RP，观察“2”端的锯齿波波形，锯齿波频率为100Hz左右。

实验四直流斩波电路实验
一．实验目的
熟悉Buck斩波电路的工作原理，掌握斩波电路的工作状态及波形情况。

二．实验内容
1．SG3525芯片的调试。

2．斩波电路的连接。

3．斩波电路的波形观察及电压测试。

三．实验设备及仪器
1．电力电子教学试验台主控制屏；
2．NMCL-22组件；
3．示波器（自备）；
4．万用表（自备）。

四．实验方法
实验电路原理图如图1.按照面板上各种斩波器的电路图，取用相应的元件，搭成相应的斩波电路即可。

电路接线图如图2。

U Uo
图1 Buck电路原理图
1．PWM性能测试
（1）测量输出最大与最小占空比。

2．Buck的实验
(1)连接电路。

首先将“PWM”控制脉冲与“VT”连接。

VT的G脚接PWM脉冲输出端口，E脚接PWM 的地
其它的照面板上的电路图接成buck斩波器。

（2）观察负载电压波形。

经检查电路无误后,闭合电源开关，用示波器观察VD两端之间电压，调节PWM触发器的电位器RP1，即改变触发脉冲的占空比，观察负载电压的变化，并记录电压波形。

（4）观察负载电流波形。

用示波器观察并记录负载电阻R两端波形
图2 Buck电路接线图
五．实验报告：
1.记录D=0、0.2、0.5、0.8时的实验波形U VD、U CE、U R，分析各种控制电路在不同的占空比驱动下的输出电压情况。

2.测试上述占空比下的输出直流电压，并做记录。

3.根据记录的数据，绘制U R=f（D）的曲线。

城市学院实验报告课程名称： 电力电子技术 指导老师：____唐益民______________ 成绩：实验名称： 直流斩波电路Buck 、Buck-Boost 开关电路实验实验类型：__________________同组学生姓名：_褚盼盼、周芳芳、林雅婷、鲁颖莹_________4-1 BUCK 电路实验 一、 实验目的1、掌握Buck 降压开关变换电路的工作原理及特点；2、掌握Buck 降压开关变换电路的调试方法。

二、实验线路及原理实验线路如图3-14所示：专业：__自动化________ 姓名：___陈园园_______ 学号：____30802297____ 日期：周五下午第二节__地点：___理五A-206___装订线图3-14实验线路图三、实验内容1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；2、主电路电感电流处于断续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；3、主电路电感电流处于临界连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量；4、研究频率变化对电路工作状态的影响；5、研究负载变化对电路工作状态的影响；6、研究主电路电感L的变化对电路工作状态的影响；7、占空比K与输出电压U O之间的的函数关系测试；8、输入滤波器的作用观测。

四、实验仪器与设备1、DDS01电源控制屏；2、DDS31“Buck、Buck—Boost”实验挂箱；3、DT14“直流电压、电流表”实验挂箱；4、示波器等。

五、实验方法1、主电路电感电流处于连续导通状态时，电路各工作点波形的研究测量打开DDS31掛箱右下角电源开关，断开Buck主电路单元S1电源开关。

按表8接线：表87 21 1719206134513141415接线完毕，仔细核对无误，千万不要将线错接在Buck——Boost单元上。

开启Buck单元S1电源开关，将频率开关S2拨向“通”，将RP1负载电位器调在中间适当位置。

用示波器测量“8”和“11”R S3两端波形，此波形即电感电流i L波形。

实验名称：直流斩波电路实验实验日期：2021年X月X日实验地点：实验室实验目的：1. 理解直流斩波电路的工作原理及组成；2. 掌握直流斩波电路的基本性能参数；3. 分析直流斩波电路在不同负载下的性能变化。

实验仪器：1. 直流斩波电路实验装置；2. 数字示波器；3. 数字万用表；4. 电源及负载。

实验原理：直流斩波电路是一种将直流电压转换为可调直流电压的电力电子电路。

它主要由斩波器、滤波器和控制器等部分组成。

斩波器是直流斩波电路的核心部分，其主要作用是将输入的直流电压斩成脉冲电压，再通过滤波器滤去脉冲电压中的高频谐波，得到稳定的输出电压。

实验步骤：1. 连接实验装置，确保各部分连接正确；2. 打开电源，调整输入电压，观察斩波器输出波形；3. 使用示波器观察斩波器输出波形，分析斩波器开关频率、占空比等参数；4. 调整负载，观察输出电压变化，分析负载对斩波电路性能的影响；5. 记录实验数据，进行数据分析。

实验结果与分析：1. 斩波器输出波形通过观察斩波器输出波形，可以看出斩波器开关频率和占空比对输出波形有重要影响。

当开关频率较高时，输出波形较为平滑；当占空比较大时，输出电压较高。

2. 负载对斩波电路性能的影响当负载增大时，输出电压降低，电流增大。

这是由于负载电流的增加导致斩波器开关频率和占空比发生变化，进而影响输出电压。

3. 实验数据分析通过对实验数据的分析，可以得出以下结论：（1）斩波器开关频率对输出波形有重要影响，频率越高，输出波形越平滑；（2）占空比对输出电压有直接影响，占空比越大，输出电压越高；（3）负载对斩波电路性能有较大影响，负载增大时，输出电压降低，电流增大。

实验结论：通过本次实验，我们了解了直流斩波电路的工作原理及组成，掌握了直流斩波电路的基本性能参数，分析了负载对斩波电路性能的影响。

实验结果表明，斩波器开关频率、占空比和负载对斩波电路性能有显著影响。

注意事项：1. 实验过程中，注意安全，确保电源及负载连接正确；2. 观察波形时，注意调整示波器参数，确保波形清晰；3. 实验数据记录准确，便于后续分析。

第4章 直流-直流变换电路直流-直流变换器是将一种直流电压变换成另一种符合负载要求的直流电压的电力电子装置。

其工作原理是利用电力电子器件的高速的开关性能，将直流电首先变换成脉冲列，然后经滤波电路得到满足负载要求的直流电，所以又叫直流斩波器（Copper ）。

4.1直流斩波器的基本电路直流斩波器的基本电路有降压型（Buck ）、升压型（Boost ）和升-降压型（Buck-Boost ）三种基本形式，但实际应用中对上述三种基本电路进行适当地改进和组合还会形为多种新的电路形式。

在本章的分析中，对电路做以下假设：（1）忽略电路的漏电感、杂散电阻等参数；（2）认为电力电子开关器件和与之配合的二极管是理想的，即导通时压降为0、阻断时漏电流为0、开关过程瞬间完成；（3）滤波电路的电磁时间常数远大于电子开关的工作周期，认为负载电压在一个开关周期中为常数。

4.1.1 降压型（Back ）斩波电路降压型斩波电路的主电路结构如图4-1所示，图中S 为电力电子开关，可用全控型电力电子器件来实现，也可用晶闸管加适当的换流电路来实现。

电力电子开关按照一定的规律周期性地开通和关断，其工作周期为T ，开关接通的时间为T on ，关断的时间为T off ，off on T T T += （4.1）T on 与T 的比值为占空比DT T D on =（4.2）图4-1 降压型斩波器主电路VD 为续流二极管，与电子开关交替工作。

L 为储能电感，C 为滤波电容，R 为负载电阻，E 为直流电源。

根据假设电容C 和负载电阻R 构成的时间常数远大于电力电子开关的工作周期，负载电压U O 在一个工作周期中为常数。

在S 闭合期间，电源U 通过S 、L 向负载供电，续流二极管因承受反压而关断。

二极管两端的电压u VD =U ，电感两端的电压u L =U-U O ，滤波电容被充电。

电感电流i L 上升，根据基尔霍夫定律，回路电压方程为O L U U dtdi L −= （4.3） 设t =0时S 闭合，初始条件为i L （t =0）=I Lmin ，则（4.3）的解为min L O L I t LU U i +−= 到t =T on =DT 时S 关断，电路进入续流状态，由于电感的储能作用续流二极管VD 导通，为i L 提供回路，此时负载靠电容的放电和电感的能量释放获取电压，所以电感电流下降，此时的回路电压方程为O L U dtdi L −= （4.4） 设在S 闭合转为断开的瞬间（即t =DT ）电感电流为i L （t =DT ）=I Lmax ，则式（4.4）的解为max )(L O L I DT t LU i +−−= 储能电感上的电流为三角波，在电路稳定工作状态时电感电流在开关闭合的瞬间从最小值开始线性上升，到开关断开的瞬间达到最大值，而后又从最大值开始线性下降到最小值。

直流斩波电路工作原理及输出输入关系升压斩波电路（Boost Chopper ）升压斩波电路假设L 和C 值很大。

处于通态时，电源E 向电感L 充电，电流恒定1i ，电容C 向负载R 供电，输出电压0u 恒定。

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。

设V 通态的时间为on t ，此阶段L 上积蓄的能量为on t Ei 1设V 断态的时间为off t ，则此期间电感L 释放能量为off t i E u 10)(-稳态时，一个周期T 中L 积蓄能量与释放能量相等：on t Ei 1=off t i E u 10)(-化简得 E t T E t t t u o f fo f f o f fon =+=0 off t T ——升压比；升压比的倒数记作β ，即offt T =β β和α的关系：a +β=1所以输出电压为E E u αβ-==111升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)降压斩波电路V 通时，电源E 经V 向L 供电使其贮能，此时电流为1i ，同时，C 维持输出电压恒定并向负载R 供电，这时E u L =。

V 断时，L 的能量向负载释放，电流为2i 。

负载电压极性为上负下正，与电源电压极性相反，这时0u u L -=。

稳态时，一个周期T 内电感L 两端电压L u 对时间的积分为零，即⎰⎰⎰=-=+=Toff on Tt off L t on L L t u Et dt u dt u dt u on on 00)(0)(0 所以输出电压为：E E t T t E t t u oN on off on αα-=-==10 （on t 为 V 处于通态的时间，off t 为V 处于断态的时间）Cuk斩波电路(a)电路图(b) 等效电路Cuk斩波电路及其等效电路V 通时，开关S 合向B 点，E —1L —V 回路和R —2L —C —V 回路有电流，这时2i i C =。