第7章直流电源PPT课件
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电机学课件清华大学
由转矩公式可知： (1)产生转矩的条件：必须有励磁磁通和电枢电流。 (2)改变电机旋转的方向：改变电枢电流的方向或者
改变磁通的方向。
二、 转矩平衡关系
电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外 加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即
T TL T0
TL： 负载转矩 T0 ：空载转矩
转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时， 通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁
其中 n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
K
Φ
E
2
T
n
nn0n0'0''
（
Rf
增减 加小
）
TL
T
因为：
n0
1
Φ
，
n
1
Φ2
所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。
n n0 n
其中 n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
K
Φ
E
2
T
调速过程: U一定,则
Rf
E
Ia
Ia
E
n
最后达到新的平衡 T =TL
T
暂时 T > TL
(2)若忽略绕组中的电阻Ra，则
U
E
K
Φn，
E
可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反
比，通过改变 可调速。
7.2.4 电磁转矩
一、电磁转矩 T KTΦI a
KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）
：线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流
单位： （韦伯），Ia（安培），T（牛顿•米）
改变磁通的方向。
二、 转矩平衡关系
电磁转矩T为驱动转矩，在电机运行时，必须和外 加负载和空载损耗的阻转矩相平衡，即
T TL T0
TL： 负载转矩 T0 ：空载转矩
转矩平衡过程：当负载转矩（TL）发生变化时， 通过电机转速、电动势、电枢电流的变化，电磁
其中 n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
K
Φ
E
2
T
n
nn0n0'0''
（
Rf
增减 加小
）
TL
T
因为：
n0
1
Φ
，
n
1
Φ2
所以：磁通减小以后特性上移，而且斜率增加。
n n0 n
其中 n0
U
K
Φ
E
，n
KT
Ra
K
Φ
E
2
T
调速过程: U一定,则
Rf
E
Ia
Ia
E
n
最后达到新的平衡 T =TL
T
暂时 T > TL
(2)若忽略绕组中的电阻Ra，则
U
E
K
Φn，
E
可见，当外加电压一定时，电机转速和磁通成反
比，通过改变 可调速。
7.2.4 电磁转矩
一、电磁转矩 T KTΦI a
KT：与线圈的结构有关的常数 （与线圈大小，磁极的对数等有关）
：线圈所处位置的磁通
Ia：电枢绕组中的电流
单位： （韦伯），Ia（安培），T（牛顿•米）
7第七章直流调速系统ppt课件
第7章 直流调速系统
7.1 直流调速系统概述 7.2 单闭环直流调速系统 7.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统 7.4 闭环调速系统设计实例 7.5 多环直流调速系统
精选2021版课件
1
7.1 直流调速系统概述
7．1．1．直流调速系统的基本概念
在自动控制系统中，电力拖动系统是最重要的应用系统之一，
而电动机又是电力拖动系统的核心部件，它是将电能转化为机械能
的一种有力工具。根据电动机供电方式的不同，它可分为直流电动
机和交流电动机。由于直流电动机具有良好的启、制动性能，而且
可以在较大范围内平滑的调速，因此，在轧钢设备、矿井升降设备、
挖掘钻探设备、金属切削设备、造纸设备、电梯等需要高性能可控
制电力拖动的场合得到了广泛的应用。但直流电动机本身有着一些
7.1 直流调速系统概述
转速下限受低速时运转不稳定性的限制。对于要求在一定范围 内无级平滑调速的系统来说，此调速方式较好。改变电枢电压调速 (简称调压调速)是直流调速系统的主要调速方式。
2．改变励磁电流调速方式
改变电动机励磁回路的励磁电压大小，可改变励磁电流大小， 从而改变励磁磁通大小而实现调速，此种调速方式称为改变励磁电 流调速方式。其机械特性如图7－2所示。
这种调速方案属于恒功率调速。调磁调速的调速范围不大，一
般只是配合调压调速方式，在电动机额定转速之上作小范围的升速。
将调压调速和调磁调速复合起来则构成调压调磁复合调速系统，
精选2021版课件
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7.1 直流调速系统概述
可得到更大的调速范围，额定转速以下采用调压调速，额定转 速以上采用调磁调速。 3．电枢回路串电阻调速方式 在电动机电枢回路串接附加电阻，改变串接电阻的阻值，也可 调节转速，此种调速方式称为电枢回路串电阻调速方式。 这种调速方式只能进行有级调速，且串接电阻有较大能量损耗， 电动机的机械特性较软，转速受负载影响大，轻载和重载时转速不 同。另外，该调速方式中的调速电阻损耗大，经济性差，一般只应 用于少数性能要求不高的小功率场合。其机械特性如图7－3所示。
7.1 直流调速系统概述 7.2 单闭环直流调速系统 7.3 带电流截止负反馈的闭环调速系统 7.4 闭环调速系统设计实例 7.5 多环直流调速系统
精选2021版课件
1
7.1 直流调速系统概述
7．1．1．直流调速系统的基本概念
在自动控制系统中，电力拖动系统是最重要的应用系统之一，
而电动机又是电力拖动系统的核心部件，它是将电能转化为机械能
的一种有力工具。根据电动机供电方式的不同，它可分为直流电动
机和交流电动机。由于直流电动机具有良好的启、制动性能，而且
可以在较大范围内平滑的调速，因此，在轧钢设备、矿井升降设备、
挖掘钻探设备、金属切削设备、造纸设备、电梯等需要高性能可控
制电力拖动的场合得到了广泛的应用。但直流电动机本身有着一些
7.1 直流调速系统概述
转速下限受低速时运转不稳定性的限制。对于要求在一定范围 内无级平滑调速的系统来说，此调速方式较好。改变电枢电压调速 (简称调压调速)是直流调速系统的主要调速方式。
2．改变励磁电流调速方式
改变电动机励磁回路的励磁电压大小，可改变励磁电流大小， 从而改变励磁磁通大小而实现调速，此种调速方式称为改变励磁电 流调速方式。其机械特性如图7－2所示。
这种调速方案属于恒功率调速。调磁调速的调速范围不大，一
般只是配合调压调速方式，在电动机额定转速之上作小范围的升速。
将调压调速和调磁调速复合起来则构成调压调磁复合调速系统，
精选2021版课件
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7.1 直流调速系统概述
可得到更大的调速范围，额定转速以下采用调压调速，额定转 速以上采用调磁调速。 3．电枢回路串电阻调速方式 在电动机电枢回路串接附加电阻，改变串接电阻的阻值，也可 调节转速，此种调速方式称为电枢回路串电阻调速方式。 这种调速方式只能进行有级调速，且串接电阻有较大能量损耗， 电动机的机械特性较软，转速受负载影响大，轻载和重载时转速不 同。另外，该调速方式中的调速电阻损耗大，经济性差，一般只应 用于少数性能要求不高的小功率场合。其机械特性如图7－3所示。
电子技术基础第7章直流稳压电源课件
(1) 负载的电流
IO
UO RL
12 4
mA
3mA
R 两端的电压 UR UI UO (3012)V 18V
通 过R的电流
IR
UR R
18 2
9mA
稳压管的电流 Iz IR IO 6mA
(2) 变压器副边电压的有效值
U2
UI
1.2
30 V 1.2
25V
(3) 二极管的平均电流
ID
1 2
UDRM 2 3U 2 2.45U 2 1.05U 0
常用的整流电路比较
名称
单相半波 单相全波 单相桥式 三相半波 三相桥式
负载 直流 电压
0.45U2 0.9U2
每个管 子承受 的最大 反向电 压
1.41U2
2.82U2
选择管子的参数
每个管 子的平 均电流
Io
0.5 Io
每个管子 承受的最 大反向电 压
Uf R2 Rp2 UO R1 R2 Rp
（2）基准电压环节：它是由稳压管DZ和限 流电阻R3构成的电路中获得，即取稳压管的电 压UZ，它是一个稳定性较高的直流电压，作为 调整、比较的标准。
（3）比较放大电路：由三极管T2构成，它 将取样电压Uf和基准电压UZ比较产生的差值电 压放大后去控制调整管T1的压降UCE1。
~220V
u2
uL
（1）
变压器副绕组电压有效值为
U 2 Uo / 0.9 26.6V
每个二极管承受的最高反向电压为 U DRM 2U 2 2 26.6 37.6V
流过每个二极管的电流平均值为
ID
IL 2
U0 2RL
24 2 50
0.24 A
《直流电与交流电》课件
或交流电。
02 03
成本考虑
如果设备需要大量的电能，使用交流电可能会更经济，因为发电效率较 高。如果设备需要较小的电能，使用直流电可能会更经济，因为传输损 耗较小。
稳定性需求
如果设备需要高稳定性的电源，如精密仪器和电子设备，应选择直流电 。如果设备的电源稳定性要求不高，如家用电器和照明设备，可以选择 交流电。
现代发展
现代电力系统主要采用交流电 ，但直流输电也在某些特定场
合得到应用。
03
直流电与交流电的比较
电流方向
总结词
电流方向是直流电和交流电的主要区别之一。
详细描述
在直流电中，电流始终沿一个方向流动，不会改变方向。而在交流电中，电流 的方向会不断改变，呈正弦波或方波形式。这种方向的改变使得交流电能够实 现变压和传输的灵活性。
直流微电网
直流微电网是一种新型的能源管理系统，能够实现可再生能源的高效利用和分布式电源的接入。通过采用直流电技术 ，可以降低损耗、提高供电可靠性，并实现能源的双向流动。
直流电在可再生能源领域的应用前景
随着可再生能源的大规模开发和利用，直流电技术将在太阳能光伏发电、风能发电、储能系统等领域得 到广泛应用，为构建绿色、智能的能源互联网提供有力支持。
THANKS
感谢观看
定义与特点
产生方式 通过电池或直流发电机产生直流电。
电池是最常见的直流电源之一，能够提供稳定的电压和电流。
定义与特点
应用领域
适用于电子设备和系统，如手机、电视、电脑等。
在电力传输和分配中，直流电用于高压直流输电（HVDC）系统，以降 低能量损失。
直流电的应用
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直流电动机PPT课件
额定电磁转矩为
TN95n P 5 N N 09535 100 3 040 .4 1N •m
节目录
电路与电工技术
何谓直流电机的铭 牌数据？其中的额 定功率，是电功率 还是机械功率？ 节目录
在直流电动机中，电枢所 加电压已是直流，为什么还 要加装换向器？如果直流电 机没有换向器，还能转动吗？
直流电机的定子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
节目录
电路与电工技术
一台Z252型直流电动机，已知其铭牌数据为： PN=13kW，UN=220V，ηN=0.86，nN=3000r/min。试 求该直流电动机的P1N，IN和TN。
根据已知铭牌数据，可求得额定输入功率为
P1NPN N
1315.1kW 0.86
额定电流为 INUP N NN2123 1 00.8 3 066.87A
节目录
电路与电工技术
6.1 直流电动机的结构原理
直流电机是电机的主要类型之一。近年来，与电力电子 装置结合而具有直流电机性能的电机不断涌现，使直流电 机大有被取代的趋势。尽管如此，直流电机仍有一定的理 论意义和实用价值。
1. 直流电机的结构组成
节目录
电路与电工技术 直流电机结构组成图
节目录
电路与电工技术
直流电机的转子都 包含哪几部分？各 部分作用如何？
电路与电工技术
6.2 直流电动机的基本工作原理
1. 直流电动机的基本工作原理
直流电动机的工作原理也是
建立在电磁力和电磁感应的基
A
础上。图中N和S为直流电机的
一对定子磁极；电枢绕组用一
个单匝线圈来表示；线圈的两 个引出端分别联在两个换向片
I
B
上，换向片上压着电刷A和B。 _ U +
直流电源系统基本原理PPT课件
核容试验要点：
平时蓄电池组并联在整流设备上，长期保持浮充状态，这种电池在长期浮充之后，常常会 出现活性物质脱落、电解液干涸、极板变形、栅极腐蚀及硫化等现象导致蓄电池容量降低甚至 失效。因此原邮电部电信总局颁布的电信电源维护规程第83条规定：蓄电池每年做一次放电深 度为30%~40%的核对性放电试验；每三年做一次放电深度为100%的容量试验，使用六年以后 每年一次。 蓄电池放电期间应每小时测量一次端电压和放电电流。
二、用途与作用
2.1 用途： 主要应用于电力系统中小型发电厂、水电站、各类变电 站，和其它工矿企业的变电站（所）等场合。
2.2 作用： 1、为信号设备、继电保护、事故照明及断路器分、合闸操作
提供直流电源； 2、在外部交流电中断的情况下，由蓄电池继续给以上负载提
供直流电源，是一种不间断的电源。 直流屏的可靠性、安全性直接影响到电力系统供电的可靠性、 安全性。
Uf× N
3h
3h
稳流均充时间 均均充充保维护护时时间间
Ue× N Uf× N
0.01C10A
3h
t
六.直流系统维护
6.1 日常维护
1、 检查各信号灯工作是否正常； 2、每天记录直流屏的运行情况，电压、电流值，若发现异常及时处理； 3、蓄电池组状态检查: （1）保持蓄电池外部清洁（2）观察各电池外观是否有膨胀现象；
４.４调压装置
调节控制母线电压，以向负载提供合适的直流电压。通常采用降压 硅链串接于合闸母线和控制母线之间进行调压，允许范围±2.5%Ue。 可自动或手动调节。
为什么要调压？若控制母线上电压过高，则对长期带电的设备，如继电器、信 号灯等造成损坏或缩短其使用寿命；若控制母线电压过低，则可能导致继电保 护装置和断路器操动机构拒绝动作 。
直流电机PPT精品课件
绕电枢一周， 所有元件互相串联构成一闭合回路。
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
电路图
结合电刷的放置， 得到该瞬时的电路图
每个极下的元件组成一条支路。 即单迭绕 组的并联支路数正好等于电机的极数。
这是单迭绕组的重要特点之一。
单迭绕组的特点
• 元件的两个出线端连接于相邻两个换向片上。 • 并联支路数等于磁极数， 2a=2p; • 整个电枢绕组的闭合回路中， 感应电动势的总和为零，
电枢绕组
换向极
电刷装置 换向器
风扇 转轴
轴承
二、直流电机的工作原理
磁场定义
直流电机的物理模型
1 直流发电机的工作原理
（1）、换流过程
b
Aa
c
d
B
b
a
A
c
Bd
电势正方向：abcd B+,A-
电势正方向：电势正方向： dcba
B+,A-
c
Ad
b
a
B
（2）直流发电机运行时的几点结论
1. 电枢线圈内电势、电流方向是交流电； 2. 电刷间为直流电势。线圈中感应电势与电流方向一
2-2 柴油发电机型号和规格的选择
三、容量计算的原则：
1.柴油发电机的额定容量所供负荷的计算容量
2.柴油发电机的允许起动容量电动机有效起动容
量
柴油发电机额定容量(Sfe) ------主力发电功率(铭牌数据)
所供负荷的计算容量(SJ) ------发电机可能提供负荷的计算容量
柴油发电机允许起动容量(Sfq) ------发电机出口压降达20%时的允许起动容量(铭
转矩方向电：势方向：dcba 电势方向：
c
d
b
a
（2）直流电动机运行时的几点结论
第7章直流电源ppt课件
1. 电路
2.工作原理 上升阶段:电源给负载 供 电，同时又给电容器C充 电，形成om段波形。
第七章 直流电源
下降阶段：在m点之后，电压下降，在n点之后，二极 管承受反向电压而截止，电容对负载电阻放电， 按放 电曲线nh下降，直到 的下一个半周 电源电压大于电 容电压时，二极管导通，电容器再次被充电。
二、工作原理
正常工作状态时 UF=UREF uA 0 放大器B的输出 只与三角波发生器产生的三角波有关，即放大器B的 输出脉冲电压的占空比q=50%；
UI的增加使输出电压增加时，UF UREF 放大器A输 出负电压 , T的导通时间变短了,输出电压下降。
第七章 直流电源
第五节 可控硅整流电路
一、可控硅的结构与导通条件 二、单结晶体管及触发电路 三、单相桥式可控整流电路
第七章 直流电源
一、可控硅的结构与导通条件
可控硅 (thyristor) 也称晶闸管 1.结构 四层半导体材料组成，
形成三个PN结
2.导通条件
①阳极和阴极之间加 正向电压UAK。 ②控制极和阴极之间 加正向触发电压UG。
第七章 直流电源
可控硅导通后，控制极便失去作用，依靠正反馈 仍可维持导通状态。 3. 关断的条件：
第七章 直流电源
2．单结晶体管的伏安特性曲线
突变点P称峰点，对应P点的电压UE称峰点电压 UP、电流IE称峰点电流IP。
曲线中的最低点V 称谷点，对应的电压和 电流分别称谷点电压UV 和谷点电流IV。 截止区、负阻区、饱和区
第七章 直流电源
3．单结晶体管振荡电路
接通电源后，经电阻R1和RP充电，电容电压uC 逐渐升高。
三、工作原理
当 uA ＞uT时，T导通，电源 通过调整管T向负载供电和 给电容C充电，同时电感L 储存能量。二极管D承受反 向电压而截止。
2.工作原理 上升阶段:电源给负载 供 电，同时又给电容器C充 电，形成om段波形。
第七章 直流电源
下降阶段：在m点之后，电压下降，在n点之后，二极 管承受反向电压而截止，电容对负载电阻放电， 按放 电曲线nh下降，直到 的下一个半周 电源电压大于电 容电压时，二极管导通，电容器再次被充电。
二、工作原理
正常工作状态时 UF=UREF uA 0 放大器B的输出 只与三角波发生器产生的三角波有关，即放大器B的 输出脉冲电压的占空比q=50%；
UI的增加使输出电压增加时，UF UREF 放大器A输 出负电压 , T的导通时间变短了,输出电压下降。
第七章 直流电源
第五节 可控硅整流电路
一、可控硅的结构与导通条件 二、单结晶体管及触发电路 三、单相桥式可控整流电路
第七章 直流电源
一、可控硅的结构与导通条件
可控硅 (thyristor) 也称晶闸管 1.结构 四层半导体材料组成，
形成三个PN结
2.导通条件
①阳极和阴极之间加 正向电压UAK。 ②控制极和阴极之间 加正向触发电压UG。
第七章 直流电源
可控硅导通后，控制极便失去作用，依靠正反馈 仍可维持导通状态。 3. 关断的条件：
第七章 直流电源
2．单结晶体管的伏安特性曲线
突变点P称峰点，对应P点的电压UE称峰点电压 UP、电流IE称峰点电流IP。
曲线中的最低点V 称谷点，对应的电压和 电流分别称谷点电压UV 和谷点电流IV。 截止区、负阻区、饱和区
第七章 直流电源
3．单结晶体管振荡电路
接通电源后，经电阻R1和RP充电，电容电压uC 逐渐升高。
三、工作原理
当 uA ＞uT时，T导通，电源 通过调整管T向负载供电和 给电容C充电，同时电感L 储存能量。二极管D承受反 向电压而截止。
直流稳压电源课件
8
电工基础教学部
目录
电工电子技术
Tr a-
u1
o
t
D4
+ io
u2
D1 D3
RL
uo
D2
-
b
+
u2负半周时电流通路
电工基础教学部
9
目录
+
a
(-) u2
b
(+)
u2
桥式整流电路输出波形
电工电子技术
D4
RL
D1 D3
u0
D2
u2＞0 时
a+ b-
u2＜0 时 b(+) a(-)
D1,D3导通 D2,D4导通 D2,D4截止 D1,D3截止 电流通路: 电流通路:由 由a+经D1 b(+)经D2
电工基础教学部
Uo
U
i
U
CE
31
目录
电工电子技术
T UCE
＋ 调整
UBE
UB
∞
Ui
A
比较放大
UF
R1
URE
取 样
F
－
基准电压 R2
当忽略电 感线圈的直流电阻时，输出平均电压约为：
U0=0.9U2
（3）电感滤波的特点
整流管导电角较大,峰值电流很小,输出 特性比较平坦,适 用于低电压大电流(RL较小)的场合。缺点是电感铁芯笨重,体 积大,易引起电磁干扰。
电工基础教学部
21
目录
电工电子技术
3、复式滤波器
为了进一步改善滤波特 性，可采取多级滤波的办法, 如在电 容滤波后再接一级RC滤 波电路，或在电感滤波后面再接一电容。
电机学PPT课件-直流电动机
3
机电一体化设计
结合机械、电子、信息等多学科知识，进行直流 电动机的优化设计，实现高效、紧凑、可靠的设 计目标。
THANKS
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电动车与新能源汽车
随着电动车和新能源汽车的普及，直流电动机作为动力源将得到 更广泛的应用。
智能家居与家电
直流电动机在智能家居和家电领域的应用将不断拓展，如智能吸 尘器、电动窗帘等。
直流电动机的创新研究
1 2
新材料与新工艺
研究新型材料和制造工艺，提高直流电动机的性 能和可靠性。
控制策略优化
研究先进的控制算法和策略，提高直流电动机的 响应速度和稳定性。
电机学ppt课件-直 流电动机
目录
• 直流电动机简介 • 直流电动机的特性 • 直流电动机的控制 • 直流电动机的常见故障与维护 • 直流电动机的发展趋势与展望
01
CATALOGUE
直流电动机简介
直流电动机的基本结构
定子
固定部分，包括主磁极和换向器。
转子
旋转部分，由导电的电枢绕组和铁芯组成。
换向器
大。
转矩与磁通关系
02
在一定范围内，转矩与磁通成正比。但当磁通增加到一定程度
时，转矩增加趋缓。
转矩与转速关系
03
在一定转速范围内，转矩与转速成反比。转速越高，转矩越小
。
直流电动机的机械特性
机械特性方程
直流电动机的机械特性方 程表示了电动机的转速、 转矩和电源电压之间的关 系。
固有机械特性
固有机械特性是指在一定 励磁电流和电枢电压下的 机械特性。
当电机发生缺相故障时，自动切断电源，防 止电机因缺相而损坏。
04
CATALOGUE
DC-DC电源基础知识ppt课件
负载电压极性与电源极性相反。
DC-DC电源分类及工作原 理
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通， （Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能Vi>Vo。
典型电路分析
设
计
时
常
用 的
非MOS开关管集 成的RT8105
TI公司TPS54627
大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合 用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较
关键器件选 择
输入电容的作用 输入电容的作用是保持输入电压稳定在一定的范围内，并且滤除输入直流电压中 的交流成分。 如右下图，C1电容起到储能作用，当逻辑器件状态变化时提供一个瞬态电流，减 小电源瞬变及跌落，保持电源完整性。一般为铝电解电容。 C2、C3是滤波电容。电容能够“通交流、阻直流”，输入信号中的交流成分可以 通过电容排到大地，剩下纯净的直流成分。其中大电容滤除低频成分、小电容滤 除高频成分。
压，斜坡振荡器提供斜坡输入信号Vramp，它的频率等于开关频率。
稳压过程
PWM控制原理
（1）当输出电压U0增大时，取样电压UNI会同时增大，可简述为：
Uo
UNI
Uc（t）
UG的 d（t）
Uo
（2）当输出电压U0减小时，取样电压UNI会同时减小，可简述为：
Uo
UNI
Uc（t）
UG的 d（t）
Uo
PWM控制原理
4.1 输出电感 · 作用
关键器件选 择
能够将电能转化为磁能而存储起来。由
于电感电流不可突变从而维持整个开关周期
电流的持续输出。
DC-DC电源分类及工作原 理
当开关闭合与开关断开的状态达到平衡时，增加的磁通等于减少的磁通， （Vi）*Ton=（Vo）*Toff，根据Ton比Toff值不同，可能Vi< Vo，也可能Vi>Vo。
典型电路分析
设
计
时
常
用 的
非MOS开关管集 成的RT8105
TI公司TPS54627
大容值的电容通常具有较大的等效电感，因而其自谐振频率较小，所以比较适合 用于滤除低频干扰噪声；小容值的电容通常等效电感也较小，因此自谐振频率较
关键器件选 择
输入电容的作用 输入电容的作用是保持输入电压稳定在一定的范围内，并且滤除输入直流电压中 的交流成分。 如右下图，C1电容起到储能作用，当逻辑器件状态变化时提供一个瞬态电流，减 小电源瞬变及跌落，保持电源完整性。一般为铝电解电容。 C2、C3是滤波电容。电容能够“通交流、阻直流”，输入信号中的交流成分可以 通过电容排到大地，剩下纯净的直流成分。其中大电容滤除低频成分、小电容滤 除高频成分。
压，斜坡振荡器提供斜坡输入信号Vramp，它的频率等于开关频率。
稳压过程
PWM控制原理
（1）当输出电压U0增大时，取样电压UNI会同时增大，可简述为：
Uo
UNI
Uc（t）
UG的 d（t）
Uo
（2）当输出电压U0减小时，取样电压UNI会同时减小，可简述为：
Uo
UNI
Uc（t）
UG的 d（t）
Uo
PWM控制原理
4.1 输出电感 · 作用
关键器件选 择
能够将电能转化为磁能而存储起来。由
于电感电流不可突变从而维持整个开关周期
电流的持续输出。
《直流系统》PPT课件
运行方式
直流系统通常采用浮充电运行方式，即整流器和蓄电池组并联运行，整流器既 为负载供电，又为蓄电池组充电。当整流器故障或交流电源失电时，蓄电池组 自动投入，为负载提供不间断的直流电源。
02
CATALOGUE
直流系统设备介绍与选型
关键设备功能及性能指标
整流器
蓄电池组
将交流电转换为直流电，提供稳定的直流电 源；性能指标包括输出电压范围、输出电流 能力、效率等。
作用
为电力系统中的控制、保护、信号、 事故照明等提供可靠的不间断电源， 保证电力系统的稳定运行。
直流电源类型与特点
类型
主要包括蓄电池组直流电源、整流型直流电源和交流不间断电 源（UPS）等。
特点
蓄电池组直流电源具有电压稳定、容量大、使用寿命长等优点； 整流型直流电源具有效率高、体积小、重量轻等优点；UPS则 具有输出电压稳定度高、频率稳定、波形失真小等优点。
未来储能技术将与直流输电技 术深度融合，形成更加高效、 智能的电力系统。
未来发展趋势预测
直流系统将在电力工业中占据越 来越重要的地位，成为未来电力
系统的重要组成部分。
未来直流系统将更加注重与信息 技术、人工智能等技术的融合， 实现电力系统的智能化、自动化
运行。
同时，直流系统还将面临诸多挑 战和问题，需要不断进行创新和 研究，推动其向更高水平发展。
提醒运维人员进行处理。
控制策略设计原则和实现方法
设计原则
直流系统的控制策略设计应遵循安全性、可靠性和经济性原则，确保系统在各种工况下均能稳定运行，同时降低 运维成本。
实现方法
控制策略的实现方法包括硬件电路设计和软件编程两个方面。硬件电路设计应合理布局元器件，确保电路的稳定 性和可靠性；软件编程应采用模块化设计思想，便于后期维护和升级。
直流系统通常采用浮充电运行方式，即整流器和蓄电池组并联运行，整流器既 为负载供电，又为蓄电池组充电。当整流器故障或交流电源失电时，蓄电池组 自动投入，为负载提供不间断的直流电源。
02
CATALOGUE
直流系统设备介绍与选型
关键设备功能及性能指标
整流器
蓄电池组
将交流电转换为直流电，提供稳定的直流电 源；性能指标包括输出电压范围、输出电流 能力、效率等。
作用
为电力系统中的控制、保护、信号、 事故照明等提供可靠的不间断电源， 保证电力系统的稳定运行。
直流电源类型与特点
类型
主要包括蓄电池组直流电源、整流型直流电源和交流不间断电 源（UPS）等。
特点
蓄电池组直流电源具有电压稳定、容量大、使用寿命长等优点； 整流型直流电源具有效率高、体积小、重量轻等优点；UPS则 具有输出电压稳定度高、频率稳定、波形失真小等优点。
未来储能技术将与直流输电技 术深度融合，形成更加高效、 智能的电力系统。
未来发展趋势预测
直流系统将在电力工业中占据越 来越重要的地位，成为未来电力
系统的重要组成部分。
未来直流系统将更加注重与信息 技术、人工智能等技术的融合， 实现电力系统的智能化、自动化
运行。
同时，直流系统还将面临诸多挑 战和问题，需要不断进行创新和 研究，推动其向更高水平发展。
提醒运维人员进行处理。
控制策略设计原则和实现方法
设计原则
直流系统的控制策略设计应遵循安全性、可靠性和经济性原则，确保系统在各种工况下均能稳定运行，同时降低 运维成本。
实现方法
控制策略的实现方法包括硬件电路设计和软件编程两个方面。硬件电路设计应合理布局元器件，确保电路的稳定 性和可靠性；软件编程应采用模块化设计思想，便于后期维护和升级。
直流电源教学课件PPT
直流电源在电力系统中用于控制和保 护电路，保障电力系统的稳定运行。
仪器仪表供电
在科研、生产和测试等领域，直流电 源为各种仪器仪表提供稳定的电力供 应。
02
直流电源的组成与工作原理
电源的组成
01
02
03
04
电源变压器
将交流电转换为适合设备的低 压交流电。
整流器
将交流电转换为直流电。
滤波器
滤除直流电中的交流成分，使 输出更加平滑。
根据时间常数计算滤波效果。
元器件的选择与计算
电感的选择与计算 根据滤波需求，选择合适的电感量和匝数的电感。 根据自感系数计算电感量。
制作工艺与注意事项
焊接
使用合适的焊接工具和材料，确保焊接质量。
布线
合理布置线路，确保电源性能和美观。
制作工艺与注意事项
01
02
03
组装
按照设计图纸组装各个元 件。
安全
确保电源外壳接地，避免 触电危险。
质量
确保元件质量可靠，避免 损坏或性能不稳定。
05
直流电源的使用与维护
安全注意事项
确保电源接地
为了防止电击，直流电源必须正确接地。
避免过载
不要超过电源的额定电流，否则可能导致电 源过热并引发火灾。
避免短路
不要将电源的正负极直接短路，这可能导致 电源损坏或火灾。
直流电源的特点
稳定性好
直流电源输出的电压或电流值相 对稳定，不易受到外界干扰的影
响。
适用范围广
直流电源可以应用于各种电子设备 和仪器，满足不同领域的需求。
安全性高
直流电源的输出电压较低，不易对 人体造成危害。
直流电源的应用场景
7章直流稳压电源1
t
t
t
单相桥式整流电路输出波形及二极管上电压波形
a
u2>0 时
D3 u2 b
D4
u2<0 时
D2,D3导通 D1,D4截止 电流通路: b D2 RLD4a
D1
D2
u2
RL
uo
D1,D4导通 D2,D3截止 电流通路: a D1 RLD4b
uo
uD2,uD3 uD1,uD4
基波峰值
(3)二极管平均电流与反向峰值电压
平均电流(ID)与反向峰值电压(UDRM)是选择整流管 的主要依据。 在桥式整流电路中，每个二极管只有半周导通。 因此，流过每只整流二极管的平均电流 ID 是负载平 均电流的一半。
二极管截止时两端承受的最大反向电压：
1 I D Io 2
（选购时：二极管额定电流 1.1ID)
t
t
t
2、整流电路的主要参数：
(1)整流输出电压的平均值
负载电压 Uo(AV)的平均值为:
1 UO(AV) π
( ) u d t o 0
π
uo
t
0 2
Uo 负载上的(平均)电流: IO(AV) RL
2 2 U 2 0.9U2 π
0.9U 2 RL
uo (2) 脉动系数Ｓ
2
即： U O(AV)
T 2U 2 ( 1 ) 4RLC
Io(AV)= Uo(AV)/RL
2
输出电压 平均值Uo与时间常数 RLC 有关 T RLC ( 3 ~ 5 ) ( 1.5 ~ 2.5 )T 一般取
7.1.2 稳压电源的主要技术指标
1．特性指标 特性指标是指表明稳压电源工作特征的参数，例如允许的输入、输 出电压及电流，输出电压的可调范围等。 2．质量指标 质量指标是指衡量稳压电源稳定性能的参数，例如稳压系数、输出 电阻、纹波电压及温度系数等。 ① 稳压系数 ：指通过负载的电流和环境温度保持不变时，稳压电 路输出电压的相对变化量与输入电压的相对变化量之比。即
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1.电路 2.工作原理
UR＝（IZ＋I O ）R
UOUI UR
(1)设负载RL一定， UI 升高情况的稳压过程
U I ↑→ （UZ）↑→IZ↑→IR↑→UR↑
UO
21
第七章 直流电源
(2)如果输入电压UI不变，当负载电流增大时稳压过程
IO
U O（UZ）↓→IZ↓→IR↓→UR↓
UO
3.电路特点 稳压管的电流调节作用和限流电 阻的电压调节作用。
19
第七章 直流电源
稳压电路(regulation circuit)提供稳定的输出电压。 波动因素： ①电网电压的波动，会使输出电压发生变化。 ②负载电流变化时，在直流电源内阻上产生压降也 会使输出电压发生变化。
20
第七章 直流电源
一、稳压管稳压电路(zener voltage regulator)
适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载 变动不大的场合。
22
第七章 直流电源
二、串联型稳压电路(series voltage regulator)
1.电路
2.工作原理
U OO
23
第七章 直流电源
三、集成稳压器(integrated regulation circuit )
第七章 直流电源
第七章 直流电源
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
整流电路 滤波电路 稳压电路 开关稳压电路 可控硅整流电路
1
第七章 直流电源
直流电源的组成
2
第七章 直流电源
第一节 整流电路
一、单相半波整流电路 二、整流电路的主要参数 三、单相桥式整流电路 四、三相桥式整流电路 五、倍压整流电路
(3) 流过二极管的 瞬时电流变大
16
第七章 直流电源
二、电感滤波电路
1. 电感滤波 (inductance filter)电路 2.工作原理
直流分量: XL=0电感相当于短路,电压大部分降在RL上。 交流分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在电感上。在 负载上得到比较平滑的直流电压。
17
第七章 直流电源
15
第七章 直流电源
3.电路的特点
(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间
常数RLC有关。
RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越
大，波形越平滑。
一般取τ
R
L
C
(3
5)
T 2
(2) 外特性曲线变差
估算取( 桥式、全波）
Uo = 1. 2 U （半波） Uo = 1. 0 U
3
第七章 直流电源
第一节 整流电路
整流（rectifier）：是利用二极管的单向导电性， 把交流电转换成脉动直流电的过程。
整流原理：利用二极管的单向导电性 常见的整流电路：
半波、全波、桥式、三相桥式和倍压整流。 分析时可把二极管当作理想元件处理：
二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为 无穷大。
4
第七章 直流电源
t2～t3，D1、D6导通，a→D1→ R L→D6→c
9
第七章 直流电源
4.三相整流电路主要参数
（1）输出直流电压 U O
UO2.34U2
（2） 整流电流平均值 Io
IO
UO RL
2.34U2 RL
（3） 脉动率ε： 三相整流后直流电压的脉动程度。
UmaxUmin10% 0 1.731 2 .510 % 01.4 3%
一、单相半波整流电路
电路
波形
工作原理 u2 2Umsi nt
正半周时，二极管导通
负半周时，二极管截止
5
第七章 直流电源
二、整流电路的主要参数
1.输出直流电压 U O
U0 21π20πUmsintdt
半波 0.45U2
2. 整流电流平均值 Io
Io
Uo RL
0.45U2 RL
3.脉动系数S
S U 01M Uo
13
第七章 直流电源
一、电容滤波 (capacitor filter)电路
1. 电路 2.工作原理 上升阶段:电源给负载 供 电，同时又给电容器C充 电，形成om段波形。
14
第七章 直流电源
下降阶段：在m点之后，电压下降，在n点之后，二极 管承受反向电压而截止，电容对负载电阻放电， 按放 电曲线nh下降，直到 的下一个半周 电源电压大于电 容电压时，二极管导通，电容器再次被充电。
半波
U2 S 2 π 1.57
2U 2 2
π
4.二极管最大反向峰值电压 URM URM 2U2
6
第七章 直流电源
三、单相桥式整流电路
电路
波形
工作原理
正半周，二极管D1、D3导通
负半周，二极管D2、D4导通
7
第七章 直流电源
桥式整流电路参数
1.输出直流电压 U O
U0 21π20πUmsintdt
11
第七章 直流电源
第二节 滤波电路
一、电容滤波电路 二、电感滤波电路 三、π型滤波电路
12
第七章 直流电源
整流电路输出的是脉动直流，其中有直流成分 又有交流成分，滤波电路就是滤掉交流成分。 滤波 (filter) ：滤掉整流电路输出电压中的交流成分 滤波原理：利用电容存储电量和电感对交流电阻抗小 的特性。 常见的滤波电路：电容滤波电路、电感滤波电路和 π型滤波电路
0.9U2
2. 整流电流平均值 Io
Io
Uo RL
0.9 U2 RL
3.脉动系数S S U 01M Uo
42
S UO1M 3π U2 0.67
UO
22 π U2
4.二极管最大反向峰值电压 URM URM 2U2 8
第七章 直流电源
四、三相桥式整流电路
1. 电路
3.波形
2.工作原理
t1～t2，D1、D4导通，a→D1→ R L→D4→b
1.特点 单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。 最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
三、 形滤波器
LC-π、RC-π型滤波电路较常见
1. LC-π滤波电路
2.工作原理 直流分量，感抗XL＝0，可视为短路全部加 在了负载电阻两端。 交流分量，电容的容抗很小，使交流成分通 过C2构成了回路降在了电感上。
18
第七章 直流电源
第三节 稳压电路
一、稳压管稳压电路 二、串联型稳压电路 三、集成稳压器 四、稳压电路的主要性能指标
Umax
1.732
（4）二极管最大反向峰值电压 URM
U R M 3 U 2M 3 2 U 2 2 .4 U 2 5
10
第七章 直流电源
五、倍压整流电路
1.电路 2.工作原理 电流通路 a→C1→D1→b 新“电源”（UC1+u2）给C2充电构成了二倍压整流电路。 3.电路特点：适用于高电压、小电流（大负载电阻） 的负载。
UR＝（IZ＋I O ）R
UOUI UR
(1)设负载RL一定， UI 升高情况的稳压过程
U I ↑→ （UZ）↑→IZ↑→IR↑→UR↑
UO
21
第七章 直流电源
(2)如果输入电压UI不变，当负载电流增大时稳压过程
IO
U O（UZ）↓→IZ↓→IR↓→UR↓
UO
3.电路特点 稳压管的电流调节作用和限流电 阻的电压调节作用。
19
第七章 直流电源
稳压电路(regulation circuit)提供稳定的输出电压。 波动因素： ①电网电压的波动，会使输出电压发生变化。 ②负载电流变化时，在直流电源内阻上产生压降也 会使输出电压发生变化。
20
第七章 直流电源
一、稳压管稳压电路(zener voltage regulator)
适用于输出电压固定、输出电流不大、且负载 变动不大的场合。
22
第七章 直流电源
二、串联型稳压电路(series voltage regulator)
1.电路
2.工作原理
U OO
23
第七章 直流电源
三、集成稳压器(integrated regulation circuit )
第七章 直流电源
第七章 直流电源
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节
整流电路 滤波电路 稳压电路 开关稳压电路 可控硅整流电路
1
第七章 直流电源
直流电源的组成
2
第七章 直流电源
第一节 整流电路
一、单相半波整流电路 二、整流电路的主要参数 三、单相桥式整流电路 四、三相桥式整流电路 五、倍压整流电路
(3) 流过二极管的 瞬时电流变大
16
第七章 直流电源
二、电感滤波电路
1. 电感滤波 (inductance filter)电路 2.工作原理
直流分量: XL=0电感相当于短路,电压大部分降在RL上。 交流分量: f 越高,XL越大,电压大部分降在电感上。在 负载上得到比较平滑的直流电压。
17
第七章 直流电源
15
第七章 直流电源
3.电路的特点
(1) 输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间
常数RLC有关。
RLC 越大 电容器放电越慢 输出电压的平均值Uo 越
大，波形越平滑。
一般取τ
R
L
C
(3
5)
T 2
(2) 外特性曲线变差
估算取( 桥式、全波）
Uo = 1. 2 U （半波） Uo = 1. 0 U
3
第七章 直流电源
第一节 整流电路
整流（rectifier）：是利用二极管的单向导电性， 把交流电转换成脉动直流电的过程。
整流原理：利用二极管的单向导电性 常见的整流电路：
半波、全波、桥式、三相桥式和倍压整流。 分析时可把二极管当作理想元件处理：
二极管的正向导通电阻为零，反向电阻为 无穷大。
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第七章 直流电源
t2～t3，D1、D6导通，a→D1→ R L→D6→c
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第七章 直流电源
4.三相整流电路主要参数
（1）输出直流电压 U O
UO2.34U2
（2） 整流电流平均值 Io
IO
UO RL
2.34U2 RL
（3） 脉动率ε： 三相整流后直流电压的脉动程度。
UmaxUmin10% 0 1.731 2 .510 % 01.4 3%
一、单相半波整流电路
电路
波形
工作原理 u2 2Umsi nt
正半周时，二极管导通
负半周时，二极管截止
5
第七章 直流电源
二、整流电路的主要参数
1.输出直流电压 U O
U0 21π20πUmsintdt
半波 0.45U2
2. 整流电流平均值 Io
Io
Uo RL
0.45U2 RL
3.脉动系数S
S U 01M Uo
13
第七章 直流电源
一、电容滤波 (capacitor filter)电路
1. 电路 2.工作原理 上升阶段:电源给负载 供 电，同时又给电容器C充 电，形成om段波形。
14
第七章 直流电源
下降阶段：在m点之后，电压下降，在n点之后，二极 管承受反向电压而截止，电容对负载电阻放电， 按放 电曲线nh下降，直到 的下一个半周 电源电压大于电 容电压时，二极管导通，电容器再次被充电。
半波
U2 S 2 π 1.57
2U 2 2
π
4.二极管最大反向峰值电压 URM URM 2U2
6
第七章 直流电源
三、单相桥式整流电路
电路
波形
工作原理
正半周，二极管D1、D3导通
负半周，二极管D2、D4导通
7
第七章 直流电源
桥式整流电路参数
1.输出直流电压 U O
U0 21π20πUmsintdt
11
第七章 直流电源
第二节 滤波电路
一、电容滤波电路 二、电感滤波电路 三、π型滤波电路
12
第七章 直流电源
整流电路输出的是脉动直流，其中有直流成分 又有交流成分，滤波电路就是滤掉交流成分。 滤波 (filter) ：滤掉整流电路输出电压中的交流成分 滤波原理：利用电容存储电量和电感对交流电阻抗小 的特性。 常见的滤波电路：电容滤波电路、电感滤波电路和 π型滤波电路
0.9U2
2. 整流电流平均值 Io
Io
Uo RL
0.9 U2 RL
3.脉动系数S S U 01M Uo
42
S UO1M 3π U2 0.67
UO
22 π U2
4.二极管最大反向峰值电压 URM URM 2U2 8
第七章 直流电源
四、三相桥式整流电路
1. 电路
3.波形
2.工作原理
t1～t2，D1、D4导通，a→D1→ R L→D4→b
1.特点 单片集成稳压电源，具有体积小,可靠性高,使
用灵活,价格低廉等优点。 最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共
三、 形滤波器
LC-π、RC-π型滤波电路较常见
1. LC-π滤波电路
2.工作原理 直流分量，感抗XL＝0，可视为短路全部加 在了负载电阻两端。 交流分量，电容的容抗很小，使交流成分通 过C2构成了回路降在了电感上。
18
第七章 直流电源
第三节 稳压电路
一、稳压管稳压电路 二、串联型稳压电路 三、集成稳压器 四、稳压电路的主要性能指标
Umax
1.732
（4）二极管最大反向峰值电压 URM
U R M 3 U 2M 3 2 U 2 2 .4 U 2 5
10
第七章 直流电源
五、倍压整流电路
1.电路 2.工作原理 电流通路 a→C1→D1→b 新“电源”（UC1+u2）给C2充电构成了二倍压整流电路。 3.电路特点：适用于高电压、小电流（大负载电阻） 的负载。