直流变换电路

[拼音]：zhiliu bianhuan dianlu

[外文]：D.C.converting circuit

将幅值固定的直流电压变换成幅值和极性为可变的直流电压的变换电路。

工作原理

最基本的直流变换电路如图a所示。

电路中输入的直流电压u_d由不控整流电路获得，它的幅值固定。电路中的负载为感性，用R₀和L₀表示。可控元件T具有自关断能力(若采用无关断能力的普通晶闸管则需附加换流电路)，不控元件D与负载并联。由图中可见，当T处于通态时，输出电压u₀=U_d（U_d是输入电压的直流平均值），二极管D反向阻断，直流电源向负载输送电能。相反的情况下，当T处于阻断时，入端电流为零，直流电源与负载脱离，原先贮存在电感L₀中的磁能沿D释放，维持负载电流i₀连续，输出电压u₀=0(忽略二极管 D的正向导通压降)。当可控元件T以重复频率f_c轮番通断时，u₀的波形如图c所示， 其平均值U₀可表示为

式中τ为 T导通时间，T_c=1/f_c为斩波周期。上式表明，在斩波周期T_c和输入电压U_d为定值的条件下，改变导通时间τ即可改变输出电压平均值U₀。

分类

随着生产的需要和技术的发展，直流变换电路已拥有多种形式，并可按以下方式分类：

（1）按电路器件可分为半控型电路和全控型电路。前者由普通晶闸管组成，当负载为非容性时(如直流电动机)，便必须附加换流电路。后者由具有自关断能力的器件，如功率晶体管、门极可关断晶闸管等组成。

（2）按输入、输出电压关系可分为：变换电路输出端电压平均值恒低于其入端电压平均值的降压型电路；相反则称为升压型电路；出端电压平均值既可高于也可低于入端电压平均值的升／降压型电路。

（3）按功率传输方向可分为单向电路和双向电路。前者的出端电压、电流平均值只能维持一种极性时，称为单象限电路，该电路使用于直流调速系统时将构成不可逆系统。出端电压或电流平均值极性为可变时，电能可在电源和负载间双向流传输，即既可由电源输向负载，也可由负载反馈回电源，故称双向电路（即双象限电路）。当出端电压和电流平均值的极性均为可变时，称为四象限电路。它也是一种双向电路，在调速系统中将构成可逆系统。

（4）按电路结构可分为单相电路和多相电路。后者又可分为单重电路和多重电路。

（5）按入端电流纹波可分为脉动式电路和纹波式电路。脉动式电路的入端电流为脉冲波，其谐波含量较大。传统的解决方式是采用多相电路，即由多个变换电路并联向负载供电的方式。每个变换分时工作，借以降低入端电流的谐波含量，但投资较大，仅适用于大容量系统。纹波式电路的入端电流为连续，故谐波含量较低，但需要入端电感滤波，故仅适用于中小容量的系统。

应用领域

直流变换电路在生产中可构成下列电源：

（1）直流脉冲调速电源。相控整流电路是直流调速系统的传统形式。它具有电路简单、技术成熟的优点，但存在深控下网侧功率因数下降、电网电流谐波含量高、电压调节动态响应缓慢等缺点。直流变换电路采用斩控方式，斩波频率较高，可以克服上述缺点，更适用于机床伺服系统和公共交通车辆传动。

（2）开关式稳压电源。线性直流稳压电源存在效率低、体积大的缺点。利用直流变换电路构成开关式稳压电源能克服上述缺点，成为新一代直流稳压电源。

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直流变换电路百科介绍

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