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第五章 交流调压电路与斩波电路..

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交流调压及斩波电路课件

交流调压及斩波电路课件
交流调压器的晶闸管控制通常有两种方法：
•交流调压及斩波电路
① 通断控制。即把晶闸管作为开关将负载与交流电 源接通几个周期（工频1周期为20 ms），然后在开断一 定的周期，改变通断时间比值达到调压的目的。这种晶闸 管起到一个通断频率可调的快速开关的作用。这种控制方 式电路简单，功率因数高，适用于有较大的时间常数的负 载，缺点是输出电压或功率调节不平滑。
② 相位控制。它是使晶闸管在电源电压每一周期中、 在选定的时刻内将负载与电源接通，改变选定的时刻可达 到调压的目的。
在交流调压中，相位控制应用较多，下面主要分析 相位控制的交流调压器，先阐述作为基础的单相交流调压 器。单相交流调压器的工•交作流调情压及斩况波电与路 它的负载性质有关。
一、电阻性负载
等于零，因此单相交流调
压器对电阻性负载，其电
I = U /R 压可调范围为0～U1，控制
负载R上的电流有效值 0
0
角α的移项范围为
0≤ α≤ π。
U1为输 入交流 电压的 有效值
功率因数 COS φ = [U0I0] / [U1I0] = U0/U1
•交流调压及斩波电路
二、电阻—电感负载
VT1 i0
•交流调压及斩波电路
二、用三对反并联晶闸管接成的
—— 三相三线交流调压电
路uU
～U
VT1 R
以电阻负载接成星形为例进行分析。由于 没有零线，每相电流必须和另一相构成回路，
uV VT4
N ～V
uW VT6
～W
VT3 R VT5 R
与三相全控桥整流电路一样，应采用宽脉冲或
O
双窄脉冲触发。设U是线电压的有效值，则三 相线电压分别为
U0 = [t1/T]E =

斩波式交流调压电路工作原理

斩波式交流调压电路工作原理

斩波式交流调压电路工作原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠斩波式交流调压电路的工作原理。

你看啊，这斩波式交流调压电路就像是一个神奇的魔术师。

它能把普通的交流电变得不一样，就好比咱能把一块普通的布料变成一件漂亮的衣服。

想象一下，交流电就像一条流淌的小河，有高有低，有起有伏。

而斩波式交流调压电路呢，就是在这条小河上设置的一道道关卡。

它可以根据我们的需要，把小河里的水拦住一部分，或者放过去一部分。

在这个过程中，有个关键的元件叫晶闸管。

这晶闸管就像是个聪明的守门员，它能根据指令，准确地开关，控制电流的通过和阻断。

当晶闸管导通的时候，电流就可以顺畅地通过，就像打开了水龙头，水哗哗地流。

当晶闸管阻断的时候，电流就过不去啦，就像把水龙头给关上了。

那它是怎么实现调压的呢？嘿嘿，这就有意思了。

通过控制晶闸管的导通和阻断时间，就能改变输出电压的大小。

比如说，导通时间长一点，输出电压就高一点；导通时间短一点，输出电压就低一点。

这多神奇呀！就好像我们走路，走得快一点，就能在同样时间里走更远的路；走得慢一点，走的路就少一些。

斩波式交流调压电路就是这样巧妙地控制着电压。

而且啊，这种调压方式还有很多优点呢！它反应速度快，就像短跑运动员一样，能迅速做出反应。

而且效率高，不会浪费太多的能量，就跟咱过日子要精打细算一样。

在实际应用中，斩波式交流调压电路可厉害啦！像一些需要调节电压的设备，比如电动机的调速，它就能大显身手。

能让电动机跑得更快或者更慢，适应不同的工作需求。

你说这斩波式交流调压电路是不是很了不起？它就像一个默默工作的小英雄，在我们看不到的地方发挥着重要的作用。

让我们的生活变得更加方便、高效。

所以啊，咱可别小瞧了这小小的斩波式交流调压电路，它里面蕴含的学问可大着呢！咱得好好研究研究，让它为我们的生活创造更多的价值！这就是斩波式交流调压电路的工作原理啦，大家明白了吗？。

电力电子器件复习提纲

电力电子器件复习提纲

• 16、电阻性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管 所承受的最大正向电压Um等于√2U2，晶闸管控制角 α的最大移相范围是0~150º，使负载电流连续的条件 为α≤30º(U2为相电压有效值)。 • 17、单相全控桥式整流大电感负载电路中，控制角α 的移相范围是( A ) • A 0°～90° B 0°～180° C 90°～ 180° D 180°～360°
• 11、直流斩波电路作用是将交流电压变换成一种幅值可调的直流 电压。 （×） • 12、直流斩波电路采用的电力电子器件多以晶闸管为主。 （×） • 13、直流斩波电路有降压式斩波电路、升压式斩波电路和升降压 式斩波电路。 （√） • 14、晶闸管过零调功器两种控制方式为全周波连续式和全周波间 隔式。 • 15、交流调压电路是用来变换交流电压幅值的电路，与整流相似， 也有单相和三相之分。
• 23、晶闸管在电路中的门极正向偏压（ B ）愈好。 • A、愈大 B、愈小 C、不变 D、愈稳定 • 24、普通晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ C ） 来表示的。A 有效值 B 最大值 C 平均值 D瞬时值 • 25、如某晶闸管的正向阻断重复峰值电压为745V，反向重复 峰值电压为825V，则该晶闸管的额定电压应为（ A ） • A、700V B、750V C、800V D、850V • 26、双向晶闸管的通态电流（额定电流）是用电流的（ A ） 来表示的。 • A、 有效值 B、 最大值 C、 平均值 D、 瞬时值 • 27、比较而言，下列半导体器件中输入阻抗最大的（ B ）。 • A、GTR B、MOSFET C、IGBT D、GTO • 28、下列电力半导体器件电路符号中表示IGBT器件的电路符 号是( C )。
第一章 电力电子器件
• 1、P14，例1-1 • 2、P14，例1-2 • 3、作业（P34）：1-1、1-2、1-3、1-4、1-7、1-8、1-9（C）、110、1-11、1-22。 • 4、电力电子技术是依靠电力电子器件组成各种电力变换电路， 实现电能的高效率转换与控制的一门学科，它包括 电力电子器件、 电力电子电路和控制电路三个组成部分。

斩波电路原理

斩波电路原理

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。

电力电子课后习题答案 5

电力电子课后习题答案 5

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工作原理

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。

第五章 交流调压电路与斩波电路


。
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
19
（2） 电感性负载的功率因数角为
arctan wL
R arctan 2.3 2.3 4
最小控制角为
min

4
故控制角的范围为 π/4≤α≤π。
最大电流发生在 αmin=φ=π/4处，负载电流为正弦波，其 有效值为
Io Uo R (wL)
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
1
•
基本方式：
交流电力 控制电路 只改变电压,电流 或控制电路的通 断,而不改变频率 的电路。
交流调压电路 相位控制
在每半个周波内通过对晶闸管开通相位 的控制，调节输出电压有效值的电路。
交流调功电路 通断控制
以交流电的周期为单位控制晶闸管的 通断，改变通态周期数和断态周期数的 比，调节输出功率平均值的电路。
2 1 2 2
阻抗角
9
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
因为ω t＝α ＋θ 时，io＝0。将此条件代入式
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
可求得导通角θ 与控制角α 、负载阻抗角φ 之间的定量关系表达式为

tan
wt
sin( ) sin( )e
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
12
VT1
3) 当α ＜φ 时，导通角θ ＞π 。 电源接通后，在电源的正半周，若先触发VT1，
若采用窄脉冲触发:若触发脉冲的宽度小于a+θ -(a+π )=θ -π 时，
当VT1的电流下降为零关断时，VT2的门极脉冲已经消失，VT2无法导通。 到了下个周期，VT1又被触发导通重复上一周期的工作，

交流调压电路和直流斩波电路

3-32
5.2.2 交流电力电子开关
概念 把晶闸管反并联后串入交流电路中，代替电 路中的机械开关，起接通和断开电路的作用。 优点 响应速度快，无触点，寿命长，可频繁控制通断。 与交流调功电路的区别
并不控制电路的平均输出功率。 通常没有明确的控制周期，只是根据需要控 制电路的接通和断开。 控制频度通常比交流调功电路低得多。
交流调压电路在每个电源周期都对输出电压波形 进行控制。
交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周期, 再断开几个周期,通过通断周波数的比值来调节负 载所消耗的平均功率。
3-30
5.2.1 交流调功电路
电阻负载时的工作情况
控制周期为M倍电源 周期，晶闸管在前N 个周期导通，后M－ N个周期关断。
负载电压和负载电流 （也即电源电流）的
Reactor—TCR）
a 移相范围为90°~
180°。
控制a 角可连续调节流
过电抗器的电流，从而 调节无功功率。
图4-11 晶闸管控制电抗器(TCR)电路
配以固定电容器，就可在从容性到感性的范围内连续
调节无功功率，称为静止无功补偿装置(Static Var
Campensator—SVC），用来对无功功率进行动态补偿，
流或控制电路
(触发角)
的通断,而不改 交流调功电路 通断控制
变频率的电路。
（周期的通断）
变频电路
交交变频 直接
改变频率的电路 交直交变频 间接
3-2
5.1 交流调压电路
应用
1 灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 2 异步电动机软起动。（低压大电流启动） 3 异步电动机调速。 4 供用电系统对无功功率的连续调节（补偿）。 5 在高压小电流或低压大电流直流电源中，

第5章 交流调压电路和斩波电路


5.2 斩波电路
引言 5.2.1 降压斩波电路 5.2.2 升压斩波电路 5.2.3 复合斩波电路
引言
直流斩波电路（DC Chopper）
将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电； 也称为直流--直流变换器（DC/DC Converter）； 一般指直接将直流电变为另一直流电，不包括直流—交 流—直流； 广泛应用于直流牵引的变速拖动（使用直流电源时）。
IVTN 0.3 0.2 0.1 0
j =0
50
80
图5-4 单相交流调压电路a为参变量时I VTN和a关系曲线
a / (° )
120
160 180
5.1.1 单相交流调压电路
当阻感负载, a < j 时 电路工作情况
如果触发脉冲为窄脉冲， 则当 Ug2 出现时， VT1 的电流还未到零， VT2 管 受反压不能触发导通； 待 VT1 中电流变到零关断， VT2 承受正压时，脉冲已 消失， 无法导通； 这样使负载只有正半波， 电流出现很大的直流分量， 电路不能正常工作。
u
O
V T
wt
O
wt
图5-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形
5.1.1 单相交流调压电路
2 阻感负载
负载阻抗角 j = arctan(wL/R ) 若晶闸管短接，稳态时 负载电流为正弦波，相位 滞后于u1的角度为j ，当 用晶闸管控制时，只能进 行滞后控制，使负载电流 更为滞后。 a =0时刻仍定为u1过 零的时刻，a 的移相范围 应为j ≤ a ≤ π。
图5-2 阻感负载单相交流调压电路
wt

u1 O
iG1 iG2
O a
wt wt wt
O io

第五章 交流-交流变换技术


5.2 单相交流调压电路
工作波形示意
特点：
感性负载电流滞后，电 压过零点附近，电感电 流方向与电压方向反向， 此时开关组的切换也造 成电流的断续。因此， 为防止过电压还需要采 取其他措施，如使用缓 冲电路、电压电流过零 检测等，这是互补控制 方式的不足之处。
5.2 单相交流调压电路
常用控制模式
电压同步。 Y连接时三相中至少要有两相导通才能构成电流通路，因
此单窄脉冲是无法启动三相交流调压电路的。为保证起始 工作电流的流通，触发信号应采用大于/3的宽脉冲（或 脉冲列），或采用间隔/3的双窄脉冲。

工 作 波 形 分 析
30o
5.3 三相交流调压电路
PWM斩控三相交流调压电路

sin( ) sin( )e tan
的情况：
负载电流只有稳态分量i1，导通角 ，π电流连续。在这种状态下，
电感续流结束时刻正好是下一个控制脉冲到来的时刻，负载电流 处于临界连续状态，负载电压是完整的正弦波（ ）u，o 而u负i 载
电流则是一个滞后于电压 角的纯 正弦波，电路无调压作用。
（2）负载电流有效值：
I or ms
Uorms R
Urms R
sin2 π
2π
π
负载电流等于交流电源电流
5.2 单相交流调压电路
（3）流过晶闸管的电流平均值和有效值：
IVTrms
1π (
2Urms sint )2 d(t ) Urms
2π
R
R
sin2 π
5.3 三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
5.3 三相交流调压电路
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7
2. 工作原理
几点说明： ☞VT1导通时的管压降对VT2来说是一个反压，
VT1
因此VT2的导通只能等待VT1自然关断之后才能触发导通。
☞导通角θ ：VT1一旦触发导通, 其导通时间显然与控制角a,L,R的大小—阻抗角有关。 ★☞VT1的导通角必然影响VT2的导通角，两者之间是否有冲突？ 为了解答上述问题，需要仔细分析VT1的导通角θ 与L,R之间的关系
2 1 2 2
阻抗角
9
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
因为ω t＝α ＋θ 时，io＝0。将此条件代入式
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
可求得导通角θ 与控制角α 、负载阻抗角φ 之间的定量关系表达式为

tan
wt
sin( ) sin( )e
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
8
VT1
☞当前VT1假设导通，则有
u1 2U1 sin wt L di0 Ri0 dt
wt
解微分方程则有
2U io [sin(wt ) sin( )e tan ] Z
式中
导通角
wt
Z [ R (wL) ] wL arctan R

a与θ 、φ 的
定量关系
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
10
针对交流调压器，其导通角θ ≤180°，根据上式可绘出θ ＝f（α ，φ ） 曲线，以φ 为参变量，可将上式中和的关系用一簇曲线来表示。


tan
sin( ) sin( )e
①当a =φ 时，→sinθ = 0 →θ =π ②当a﹥φ 时，→ sin(a+θ -φ )﹥0
wt
☞晶闸管电流有效值IT
IT 1 2 2U1 sinw t d w t U1 R R

2
1 sin 2 (1 ) 2 2
u
O
V T
wt
☞功率因数cosφ
cos P Uo I o Uo S U1I o U1 1 sin 2 2
wt
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
3. 数量关系
☞负载电压有效值Uo
Uo
与单相桥式整流 电路电压有效值 的区别？

1

2U 1 sinw t d w t U 1
2

1 sin 2 2
u1
O uo O i
o
wt
☞负载电流有效值Io
Io
Uo R
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
1
•
基本方式：
交流电力 控制电路 只改变电压,电流 或控制电路的通 断,而不改变频率 的电路。
交流调压电路 相位控制
在每半个周波内通过对晶闸管开通相位 的控制，调节输出电压有效值的电路。
交流调功电路 通断控制
以交流电的周期为单位控制晶闸管的 通断，改变通态周期数和断态周期数的 比，调节输出功率平均值的电路。
则负载上得到缺α 角的正弦半波电压。 2)u1过零时： VT1中电流下降为零而关断。 3)u1﹤0时：
i
u1 O uo O
o
wt
wt
VT2受正压，当ω t＝π ＋α 时，触发VT2使其导通，
则负载上又得到缺α 角的正弦负半波电压。
u
O
V T
wt
结论：改变α 角的大小即可改变输出电压有效值的大小。
O 4
交交变频 变频电路 改变频率的电路
直接
交直交变频
间接
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
2
一、电阻性负载
1. 电路结构
■把两个晶闸管反并联后串联在交流
电路中，通过对晶闸管的控制就可以
控制交流输出。
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
3
2. 工作原理
1)u1﹥0时：
VT1受正压，当ω t＝α 时，触发VT1使其导通，
a =0时，功率因数cosφ =1，a 增大，
输入电流滞后于电压且畸变， cosφ 降低。 当a﹥0时功率因数小于1。 物理意义：电压利用率小于等于1
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
6
二、阻感性负载
1. 电路结构
VT1
■R-L负载是交流调压器最一般化的 负载。
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
→(a-φ )+θ ∈（0，π ）→θ ﹤π
③当a﹤φ 时 →sin(a+θ -φ )﹤0 →a+θ -φ ﹥π →θ ﹥π →θ=π
单相交流调压电路以φ为参变量时θ与α的关系
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
11
下面分别就α ＞φ 、α ＝φ 、α ＜φ 三种情况来讨论调压电路的工作情况。 1) 因为α ＞φ 时， 导通角θ ＜π , 正负半波电流断续。α 越大， θ 越小，波形断续愈严重。 2) 当α ＝φ 时， 导通角θ ＝π 。 此时，每个晶闸管轮流导通180°， 相当于两个晶闸管轮流被短接， 负载电流处于连续状态， 输出完整的正弦波。 此时：VT1和VT2相当于开关，电路无交流调压作用
第五章 • • •
交流调压电路与斩波电路
第一节 单相交流调压电路
交流-交流变流电路：把一种形式的交流变成另一种形式 交流的电路。 交流调压电路的目的：调节输出电压有效值。 用途：
◆灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制)。 ◆异步电动机软起动。 ◆异步电动机调速。 ◆供用电系统对无功功率的连续调节。 ◆在高压小电流或低压大电流直流电源中，用于调节变压器一次电压。
OLeabharlann wt交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
5
由上分析可知: 输出电压与 α 的关系:
移相范围为0≤a≤π 。a =0时，输出电压为最大。
Uo=U1, 随a的增大，Uo降低，a =π 时，Uo =0。
cosφ 与 的关系:
cos P Uo I o Uo 1 sin 2 S U1I o U1 2
交流调压与斩波电路 压力检测方法及仪表
12
VT1
3) 当α ＜φ 时，导通角θ ＞π 。 电源接通后，在电源的正半周，若先触发VT1，
若采用窄脉冲触发:若触发脉冲的宽度小于a+θ -(a+π )=θ -π 时，
当VT1的电流下降为零关断时，VT2的门极脉冲已经消失，VT2无法导通。 到了下个周期，VT1又被触发导通重复上一周期的工作，