直流變換電路主要工作方式是脈寬調(diào)制(PWM)工作方式,，基本原理是通過(guò)開(kāi)關(guān)管把直流電斬成方波（脈沖波）,，通過(guò)調(diào)節(jié)方波的占空比（脈沖寬度與脈沖周期之比）來(lái)改變電壓。

直流斬波電路簡(jiǎn)單,，是使用廣泛的直流變換電路,。圖1左上部是一個(gè)斬波基本電路，Ud是輸入的直流電壓,，V是開(kāi)關(guān)管,，UR是負(fù)載R上的電壓，開(kāi)關(guān)管V把輸入的Ud斬成方波輸出到R上,，圖1右上部綠線為斬波后的輸出波形,，方波的周期為T(mén)，在V導(dǎo)通時(shí)輸出電壓等于Ud,，導(dǎo)通時(shí)間為ton,，在V關(guān)斷時(shí)輸出電壓等于0，關(guān)斷時(shí)間為toff,，占空比D=ton/T,，方波電壓的平均值與占空比成正比。圖1下部綠線為連續(xù)輸出波形,，其平均電壓如紅線所示,。改變脈沖寬度即可改變輸出電壓,，在時(shí)間t1 前脈沖較寬、間隔窄,，平均電壓（UR1）較高,；在時(shí)間t1 后脈沖變窄，平均電壓（UR2）降低,。固定方波周期T不變,，改變占空比調(diào)節(jié)輸出電壓就是(PWM)法，也稱為定頻調(diào)寬法,。由于輸出電壓比輸入電壓低,，稱之為降壓斬波電路或Buck變換器。

方波脈沖不能算直流電源,，實(shí)際使用要加上濾波電路,，圖2是加有LC濾波的電路，L是濾波電感,、C2是濾波電容,、D是續(xù)流二極管。當(dāng)V導(dǎo)通時(shí),， L與C2蓄能,，向負(fù)載R輸電；當(dāng)V關(guān)斷時(shí),，C2向負(fù)載R輸電,， L通過(guò)D向負(fù)載R輸電。輸出方波選用的頻率較高,，一般是數(shù)千赫茲至幾十千赫茲,，故電感體積很小，輸出波紋也不大,。

圖5 推挽式變換電路

推挽式功率變換電路電路簡(jiǎn)單,，使用器件少,，但開(kāi)關(guān)管要承受兩倍的輸入電壓，一般只在微,、小型變換器中使用,。

圖6是單相全橋變換電路。

圖6  單相全橋變換電路

圖中Ud是直流輸入電壓,，為穩(wěn)定電壓配有電容C,，4個(gè)開(kāi)關(guān)晶體管T1、T2,、T3,、T4，4個(gè)開(kāi)關(guān)管的保護(hù)二極管（續(xù)流二極管）D1,、D2,、D3、D4,，輸出交流電到負(fù)載R,。下面就具體分析這個(gè)電路。圖7與圖8是輸出正向與負(fù)向電流流向圖,，為清晰起見(jiàn)把電路簡(jiǎn)化,，只保留主要器件。

當(dāng)開(kāi)關(guān)管T1與T4導(dǎo)通,，T3,、T2關(guān)斷，時(shí),，在負(fù)載R上有正向電流通過(guò),，輸出正向電壓，見(jiàn)圖7,。

圖7 單相全橋方波正向輸出

圖8 單相全橋方波負(fù)向輸出

圖9是帶變壓器輸出的全橋直流變換電路,，采用變壓器T將輸入的光伏電源與輸出方的負(fù)載隔離，并實(shí)現(xiàn)電壓的變比,。在變壓器次級(jí)采用了橋式全波整流與LC濾波,。

圖9  變壓器隔離的單相全橋變換電路

圖10是變壓器隔離的單相全橋變換電路主要波形圖，圖中的控制信號(hào)與波形變化順序如下：

控制開(kāi)關(guān)管V1與V4導(dǎo)通,，V3,、V2關(guān)斷，全橋輸出電壓u1為Ud,；

到時(shí)間ton時(shí),，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管V1與V4，全橋輸出電壓u1為0,；

到時(shí)間T1時(shí),，開(kāi)關(guān)管V3、V2導(dǎo)通,，全橋輸出電壓u1為-Ud,；

到時(shí)間T1+ton時(shí)，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管V3與V2,，全橋輸出電壓u1為0,；

到時(shí)間T2時(shí)，開(kāi)關(guān)管V1與V4導(dǎo)通,，全橋輸出電壓u1為Ud,；

到時(shí)間T2+ton時(shí)，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管V1與V4,，全橋輸出電壓u1為0,；

到時(shí)間T3時(shí)，開(kāi)關(guān)管V3,、V2導(dǎo)通，全橋輸出電壓u1為-Ud,；

到時(shí)間T3+ton時(shí),，關(guān)斷開(kāi)關(guān)管V3與V2，全橋輸出電壓u1為0,；

到時(shí)間T4時(shí),，控制開(kāi)關(guān)管V1與V4導(dǎo)通，全橋輸出電壓u1為Ud；

到時(shí)間T4+ton時(shí),，……,；到時(shí)間T5時(shí)，……

這樣控制各開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通與關(guān)斷,，循環(huán)下去全橋輸出電壓u1（變壓器輸入電壓）波形如圖10上部綠色線所示,；變壓器次級(jí)輸出交變電壓u2如圖10中部紫色線所示；橋式整流輸出電壓u3如圖10下部藍(lán)色線所示,；濾波后輸出到負(fù)載上的電壓如圖10下部紅色線所示,。

圖10 單相全橋變換電路主要波形圖

全橋直流變換電路工作動(dòng)畫(huà)

DC-DC變換器可以把直流電轉(zhuǎn)換成不同電壓的直流電輸出，在光伏發(fā)電系統(tǒng)中作為控制器使用,，可控制對(duì)蓄電池的充電,，可作為直流電源使用。

DC-DC變換器的圖形符號(hào)是見(jiàn)圖11,。

在電氣設(shè)備或電力系統(tǒng)電路中,，能承擔(dān)電能變換或控制任務(wù)的電子器件稱為電力電子器件。電力電子器件要能工作在高電壓和大電流狀態(tài),，導(dǎo)通電壓要低,。

電力電子器件主要有不可控器件、半控型器件,、全控型器件,。

電力二極管是用于整流電路，把交流電變?yōu)橹绷麟?。主要參?shù)與要求是：正向?qū)娏鞔?，?dǎo)通時(shí)正向壓降小，反向耐壓高,。圖12電力二極管圖片,，圖14左圖是電力二極管的圖形符號(hào)。

晶閘管,，也叫可控硅,，是可控制導(dǎo)通的二極管，用于可控整流,。晶閘管除了門(mén)極觸發(fā)電流與門(mén)極觸發(fā)電壓等參數(shù),，其他參數(shù)要求類(lèi)同電力二極管。圖13是晶閘管圖片,，圖14中圖是晶閘管圖形符號(hào),，圖14右圖是可關(guān)斷晶閘管圖形符號(hào)。

可通過(guò)控制信號(hào)控制其導(dǎo)通或關(guān)斷的器件,，主要有電力晶體管,、電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管,、絕緣柵雙極晶體管等，目前在電力變換與逆變電路中主要采用的是后兩種晶體管,。

電力場(chǎng)效應(yīng)晶體管,、絕緣柵雙極晶體管具有開(kāi)關(guān)速度快，工作頻率高,，輸入阻抗高,，所需驅(qū)動(dòng)功率小，耐壓高,，導(dǎo)通電壓低,，熱穩(wěn)定性好。下面把這種電力電子器件簡(jiǎn)稱為電力三極管,、開(kāi)關(guān)晶體管或開(kāi)關(guān)管,。圖15為電力三極管圖片，圖16為電力三極管圖形符號(hào),。