第五章 交流调压电路与斩波电路
- 格式:ppt
- 大小:1.11 MB
- 文档页数:58
斩控调压是如何实现的斩控交流调压电路作原
◆斩控交流调压电路工作原理
◆斩控调压电路的优点
◆相控调压电路的缺陷
☞深控时,功率因数很低。
控时功率数很低
☞谐波含量很高。
◆能不能找到很好的解决方案?
◆斩控式交流调压电路的基本原理
☞一般采用
般采用全控型器件作为开关器件
☞基本原理和直流斩波电路有类似之处
正半周和负半周分别有斩波器件和续流器件☞u
1
正半周和负半周,分别有斩波器件和续流器件
☞设斩波器件(V
1或V
2
)导通时间为t
on
,开关周期为T,改变可调节输出电压
则导通比α=t
on
/T,改变α可调节输出电压,斩波控制有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)
波控制用V V 1
VD 1
3给负载电
流提供续流通
道
R i 1
V VD V VD
◆注意:调节占空比可
斩控式单相交流调压器的特性
(电阻负载时)改变输出电压有效值
☞电源电流的基波分量和电
源电压同相位,即位移因数
为1。
☞电源电流不含低次谐波,
只含和开关周期T有关的高次
谐波。
☞功率因数接近1。
有缘学习更多+谓ygd3076考证资料或关注桃报:奉献教育(店铺)
本节要点
1、斩控调压电路原理
掌握控制方法
2、分析斩控调压的输出波形
输出电压的调整过程3、斩控调压的优点。
斩波电路原理一、斩波电路概述斩波电路是一种将直流电转换为交流电的电路,通常用于交流电机驱动、逆变器等应用中。
其原理是通过周期性地开关导通和断开,使直流电源经过一个高频变压器的变换,输出具有一定频率和幅值的交流电。
二、斩波电路分类1. 单极性斩波电路:只有一个半桥开关管或全桥开关管,在负载两端产生单向脉冲。
2. 双极性斩波电路:有两个半桥开关管或全桥开关管,在负载两端产生双向脉冲。
三、单极性斩波电路原理单极性斩波电路主要由直流源、半桥开关管、高频变压器和输出滤波器四部分组成。
其中直流源提供稳定的直流输入,半桥开关管控制输入信号的导通和断开,高频变压器将输入信号变换成具有一定频率和幅值的交流信号,输出滤波器则对交流信号进行平滑处理。
1. 直流源直流源通常使用整流桥将市区或三相交流转换为稳定的直流电源,直流电压的大小取决于所选用的整流桥和滤波器。
2. 半桥开关管半桥开关管通常由一个N沟道MOSFET管和一个二极管组成。
当N 沟道MOSFET导通时,二极管截止;当N沟道MOSFET截止时,二极管导通。
通过控制N沟道MOSFET的导通和截止,可以实现直流信号的周期性开关。
3. 高频变压器高频变压器是斩波电路中最重要的部分之一。
它通过将输入信号变换为具有一定频率和幅值的交流信号,实现了直流到交流的转换。
高频变压器通常由磁芯、一些绕组和辅助元件组成。
4. 输出滤波器输出滤波器主要用于对交流信号进行平滑处理,去除其残留的脉冲噪声和杂散波形。
输出滤波器通常由电感、电容等元件组成。
四、双极性斩波电路原理双极性斩波电路与单极性斩波电路类似,只不过在半桥开关管上增加了一个相同结构相反的开关管。
这样,当一个开关管导通时,另一个开关管截止,从而在负载两端产生双向脉冲。
五、斩波电路优缺点1. 优点:(1) 斩波电路可以将直流电源转换为交流电源,用于驱动交流负载。
(2) 斩波电路具有高效率、高速度和可靠性等优点。
(3) 斩波电路可以实现输出电压和频率的调节。
第五章 直流—直流交流电路1.简述图5-1a 所示的降压斩波电路工作原理.答:降压斩波器的原理是:在一个控制周期中,让V 导通一段时间t on ,由电源E 向L 、R 、M 供电,在此期间,u o =E 。
然后使V 关断一段时间t off ,此时电感L 通过二极管VD 向R 和M 供电,u o =0.一个周期内的平均电压U o =E t t t ⨯+offon on。
输出电压小于电源电压,起到降压的作用。
2.在图5-1a 所示的降压斩波电路中,已知E =200V ,R =10Ω,L 值极大,E M =30V ,T =50μs ,t on =20μs ,计算输出电压平均值U o ,输出电流平均值I o 。
解:由于L 值极大,故负载电流连续,于是输出电压平均值为U o =E T t on =5020020⨯=80(V)输出电流平均值为I o =R E U M o -=103080-=5(A)3.在图5-1a 所示的降压斩波电路中,E =100V , L =1mH,R =0。
5Ω,E M =10V ,采用脉宽调制控制方式,T =20μs ,当t on =5μs 时,计算输出电压平均值U o ,输出电流平均值I o ,计算输出电流的最大和最小值瞬时值并判断负载电流是否连续。
当t on =3μs 时,重新进行上述计算。
解:由题目已知条件可得:m =E E M =10010=0。
1τ=RL =5.0001.0=0.002 当t on =5μs 时,有ρ=τT =0。
01αρ=τont =0。
0025由于11--ραρe e =1101.00025.0--e e =0.249>m 所以输出电流连续。
此时输出平均电压为U o =E T t on =205100⨯=25(V) 输出平均电流为I o =R E U M o -=5.01025-=30(A) 输出电流的最大和最小值瞬时值分别为I max =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----ραρ11=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-----e e =30.19(A )I min =R E m e e ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---11ραρ=5.01001.01101.00025.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛---e e =29。
交流电降压斩波电路工作原理
交流电降压斩波电路是一种常见的电子电路,它通过斩波的方式将输入的交流电压降低到所需的输出电压。
其工作原理如下:
1. 斩波器工作原理,斩波器是斩波电路的核心部分,它由开关管和控制电路组成。
当输入交流电压通过斩波器时,控制电路会控制开关管的导通和截止,使得输出波形呈现出一定的占空比,从而有效地降低输出电压。
2. 脉宽调制(PWM)原理,斩波电路通常采用脉宽调制技术,即通过调节开关管的导通时间来控制输出电压的大小。
当需要输出较低的电压时,开关管导通时间较短;当需要输出较高的电压时,开关管导通时间较长。
3. 输出滤波原理,斩波电路输出的是脉冲波形,为了得到稳定的直流电压,通常会接入滤波电路,通过电感和电容等元件将脉冲波形平滑成稳定的直流电压输出。
4. 控制电路原理,斩波电路的控制电路负责监测输出电压,并根据设定值调节斩波器的工作状态,以保持输出电压稳定在设定值
附近。
总的来说,交流电降压斩波电路通过斩波器的工作原理,结合脉宽调制技术和输出滤波,实现将输入的交流电压降低到所需的输出电压。
同时,控制电路能够保持输出电压稳定,从而实现对交流电压的有效降压。
斩控式沟通调压电路试验报告沟通调压的掌握方式有三种:①整周波通断掌握。
整周波掌握调压——适用于负载热时间常数较大的电热掌握系统。
晶闸管导通时间与关断时间之比,使沟通开关在某几个周波连续导通,某几个周波连续关断,如此反复循环地运行,其输出电压的波形如图 1-1 所示。
转变导通的周波数和掌握周期的周波数之比即可转变输出电压。
为了提高输出电压的区分率,必需增加掌握周期的周波数。
为了削减对四周通信设备的干扰,晶闸管在电源电压过零时开头导通。
但它也存在一些缺点那就是:在负载容量很大时,开关的通断将引起对电网的冲击,产生由掌握周期打算的奇数次谐波,这些谐波引起电网电压变化,造成对电网的污染。
图1-1 周期掌握的电压波形②相位掌握。
相位掌握调压——利用掌握触发滞后角α的方法,掌握输出电压。
晶闸管承受正向电压开头到触发点之间的电角度称为触发滞后角α。
在有效移相范围内转变触发滞后角,即能转变输出电压。
有效移相范围随负载功率因数不同而不同,电阻性负载最大,纯感性负载最小。
图 1-2 是阻性负载时相控方式的沟通调压电路的输出电压波形。
相控沟通调压电路输出电压包含较多的谐波重量,当负载是电动机时,会使电动机产脉动转矩和附加谐波损耗。
另外它还会引起电源电压畸变。
为减少对电源和负载的谐波影响,可在电源侧和负载侧分别加滤波网络。
③斩波掌握。
斩波掌握调压——使开关在一个电源周期中屡次通断,将输入电压切成几个小段,用转变段的宽度或开关通断的周期来调整输出电压。
斩控调压电路输出电压的质量较高,对电源的影响也较小。
图 1-2 为斩波掌握的沟通调压电路的输出电压波形。
图1-2 相位掌握的电压输出波形在斩波掌握的沟通调压电路中,为了在感性负载下供给续流通路,除了串联的双向开关 S1 外,还须与负载并联一只双向开关S2。
当开关 S1 导通,S2 关断时,输出电压等于输入电压;开关 S1 关断,S2 导通时,输出电压为零。
掌握开关导通时间与关断时间之比即能掌握沟通调压器的输出电压。
斩控式单相交流调压电路设计一、电路结构1.调压变压器:调压变压器用于将输入电压调整为需要的输出电压。
其一次侧连接到交流电源,二次侧连接到斩波电路。
2.斩波电路:斩波电路由开关管和与之配套的电路组成。
开关管负责控制电源的通断,电路则根据开关管的导通状态,控制输出电压。
3.滤波电路:滤波电路用于对输出电压进行平滑处理,减小其峰值值波动。
4.负载:负载是电路的输出部分,可以是电阻、电感或电容等元件。
二、电路原理1.斩波原理斩波电路采用开关管控制输出电源通断,实现对交流电压的控制。
在正半周,开关管导通,电源输出;在负半周,开关管关断,电源不输出。
通过控制开关管的导通时间,可以实现对输出电压的控制。
2.滤波原理滤波电路主要通过电感、电容等元件,对输出电压进行平滑处理,减小其峰值值波动。
电感对交流信号有滤波作用,而电容则具有存储电荷的特性,可以增大负载电流。
三、设计步骤1.确定输出电压根据实际需求,确定所需的输出电压。
2.选择调压变压器根据所需的输出电压和电流,选择合适的调压变压器。
3.选择开关管根据输出电压和负载要求,选择合适的开关管。
常用的开关管有MOSFET和IGBT等。
4.设计斩波电路根据开关管的参数和工作原理,设计和优化斩波电路。
可以使用各种控制技术,如脉冲宽度调制(PWM)等。
5.设计滤波电路根据输出电压的波动情况,选择合适的滤波电路设计。
可以使用RC 滤波电路、LCL滤波电路等。
6.验证电路设计使用仿真软件对电路进行仿真验证,检查输出电压波形是否稳定、峰值值是否满足要求。
根据仿真结果进行优化调整。
7.电路实现与调试根据设计结果,搭建电路原型并进行实际调试。
检查输出电压是否符合要求,观察电路工作是否稳定。
8.性能评估与改进对实际搭建的电路进行性能评估,并进行必要的优化改进。
通过以上步骤,可以设计出符合实际要求的斩控式单相交流调压电路。
在实际应用中,还需要考虑电压变化范围、功率损耗、开关管和滤波元件的选取等问题。
《电力电子技术》习题第1章 电力电子器件1.1晶闸管的导通条件是什么? 导通后流过晶闸管的电流和负载上的电压由什么决定? 答:晶闸管的导通条件是:晶闸管阳极和阳极间施加正向电压,并在门极和阳极间施加正向触发电压和电流(或脉冲)。
导通后流过晶闸管的电流由负载阻抗决定,负载上电压由输入阳极电压U A 决定。
1.2晶闸管的关断条件是什么? 如何实现? 晶闸管处于阻断状态时其两端的电压大小由什么决定?答:晶闸管的关断条件是:要使晶闸管由正向导通状态转变为阻断状态,可采用阳极电压反向使阳极电流I A 减小,I A 下降到维持电流I H 以下时,晶闸管内部建立的正反馈无法进行。
进而实现晶闸管的关断,其两端电压大小由电源电压U A 决定。
1.3晶闸管的非正常导通方式有哪几种?答:非正常导通方式有:(1) I g =0,阳极电压升高至相当高的数值;(1) 阳极电压上升率du/dt 过高;(3) 结温过高。
1.4请简述晶闸管的关断时间定义。
答:晶闸管从正向阳极电流下降为零到它恢复正向阻断能力所需的这段时间称为关断时间。
即gr rr q t t t +=。
1.5试说明晶闸管有哪些派生器件?答:快速晶闸管、双向晶闸管、逆导晶闸管、光控晶闸管等。
1.6请简述光控晶闸管的有关特征。
答:光控晶闸管是在普通晶闸管的门极区集成了一个光电二极管,在光的照射下,光电二极管电流增加,此电流便可作为门极电触发电流使晶闸管开通。
主要用于高压大功率场合。
1.7型号为KP100-3,维持电流I H =4mA 的晶闸管,使用在图题1.7所示电路中是否合理,为什么?(暂不考虑电压电流裕量)图题1.7答:(a )因为H A I mA K V I <=Ω=250100,所以不合理。
(b)A V I A 2010200=Ω=, KP100的电流额定值为100A,裕量达5倍,太大了。
(c )A V I A 1501150=Ω=,大于额定值,所以不合理。