1、.直流斬波器工作原理直流斬波器 (D.C. Chopper) 又稱為截波器，它是將電壓值固定的直流電，轉換為電壓值可變的直流電源裝置，是一種直流對直流的轉換器 (DC to DC Converter) 已被被廣泛使用，如直流電機之速度控制、交換式電源供應器(Switching-Power-Supply)等。二 .基本原理直流斬波器乃利用功率組件對固定電壓之電源做適當之切割以達成負載端電壓改變之目的。若其輸出電壓較輸入之電源電壓低，則稱為降壓式 (Buck ) 直流斬波器，若其輸出電壓較輸入之電源電壓高，則稱為 升壓式 (Boost) 直流斬波器 ；如圖 1(a) 所示為直流斬波器基本電路圖，圖

2、 1(b) 所示為負載電壓波形，可看出當直流斬波器導通 (Ton) 時，負載端之電壓 Vo 等于電源電壓 Vs ，當直流斬波器截止 (Toff) 時，負載端之電壓 Vo 為 0 ，如此適當的控制直流斬波器可使直流電源斷續的出現在負載測，只要控制直流斬波器的導通時間，即圖 1.1 直流斬波器基本原理可改變負載的平均電壓。由圖 1.1(b) 可看出輸出電壓之峰值等于電源電壓 Vs，而輸出電壓之平均值 Vo 隨 Ton 之時間而變。而最常見之改變方式為1. 周期 T 固定，導通時間 Ton 改變，稱脈波寬度調變 (Pulse-width Modulation PWM) 。2. 導通時間 Ton 固定

3、，周期 T 改變，稱頻率調變 (Frequency Modulation FM)。'.3. 周期 T 及導通時間 Ton 同時改變，即波寬調變及頻率調變混合使用。在實際應用中， 因直流斬波器常需在負載端接上濾波電感及濾波電容， 若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數采用脈波寬度調變。直流斬波器依負載電壓及負載電流極性來區分可分為下列三種1. 單象限直流斬波器。2. 兩象限直流斬波器。3. 四象限直流斬波器。如圖 1.2(a) 所示為單象限直流斬波器示意圖，其負載電壓及負載電流皆為正；如圖 1.2(b) 所示負載電壓為正，負載電流有正有負稱兩象限直流斬波器；若負載電壓有正有負，負載電

4、流亦有正有負，稱四象限直流斬波器如圖1.2(c) 所示。本系統可依接線方式改變，達成上述三種直流斬波器。'.圖 1.2 三種基本直流斬波器三 .模塊說明A. 直流電源供應器及設定單元請參考本公司電力電子實習手冊。B. 直流 PWM 產生器 EM5202-2C主要功能在產生 PWM 控制信號，所需之工作電源為 ±15V 。1.命令電壓由 I/P 端輸入，為 010V( 單象限 ) ，或 -10V+10V(四象限控制)。2.三角波產生器：由頻率選擇開關可以選擇1KHZ 、 10KHZ 、 15KHZ ，而波型選擇開關可選擇三角波之大小，單象限控制時命令電壓為010V，故選擇大小為

5、 0-10V之三角波，在四象限控制時命令電壓為-10V+10V，故選擇大小為 -10V+10V之三角波。3.反向器：將輸入命令電壓反向，在單象限控制時沒有作用。4.比較器：將命令電壓與三角波信號相比較，便可得到輸出脈波寬度隨命令電壓改變之 PWM 信號，單象限控制時 PWM 信號輸出只接 S1 ，四象限控制時 PWM 信號有兩個 S1 及 S3 。5. 在四象限控制時當命令電壓為正時， S1 信號責任周期大于 50% ，S3信號責任周期小于 50% ，兩組信號互補但兩者間有相位差，反之當命令電壓為負時， S1 信號責任周期小于 50% ， S3 信號責任周期大于 50% 。'.圖 3

6、直流 PWM 產生器說明圖C. 四組 IGBT 驅動器 EM5202-2D主要功能在將輸入控制信號放大以驅動 IGBT 。1. 所需之控制電源為 110VAC 。2. 控制信號為 TTL 位準由 S1 及 S3 輸入，經反相及延遲控制 S1 產生 T1 及 T2 控制信號， S3 產生 T3 及 T4 控制信號，上下臂間之 DEAD-TIME 約為 3us ，在單象限控制時只有 T1 IGBT 觸發導通，此時應將信號選擇開關應切到T1 ONLY 。3.四組控制信號送入電流限制器，當直流側(DC BUS) 電流過大， IDC 輸出變大，電流限制器動作 LED 亮，此時控制信號無法通過， IGBT 暫時關閉，待輸出電流下降后， IGBT 又正常動作。4.為使控制信號及高壓之電源電路完全隔離，將控制信號先經光耦合電路隔'.離再送入驅動器，便可以達成。5. 隔離后之控制信號，經放大后驅動 IGBT 。6. 本系統提供一個霍爾電流傳感器以方便使用者量測，輸出為 0.4V/A ，表示當電流