第八章 电力电子技术

Tr：整流变压器
U2
N2 N1
U1
u1， u2 ：正弦波
VD：理想二极管
u0U，DI取>0决，于VD外导电通路；；UD=0
UD 0，VD截止； I =0 ，UD （负值）取决于
外电路。
RL：负载电阻
4
电工电子技术III
2）工作原理
Tr iD VD
u1
u2
uD RL
i0 u0
wt
uo
io
u2>0时，二极管导通，
R
U I (2 ~ 3)UO
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电工电子技术III
2. 串联型稳压电路
集成稳压器的基础
1）电路结构
调整
比较放大 取
UI
样
基准
UCE
T UOUI
∞
+
UB
UZ
} R
R1
} UO
Uf
R2 RL
串联式稳压电路由基准电压、比较放大、取 样电路和调整元件四部分组成。
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供基准电压。
电路简单，带负载 能力较强，作为电
源使用。
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电工电子技术III
1. 稳压管稳压电路 1）电路
u1
u2
稳压电路
C uI
R
uR
VDZ uZ
uO RL
❖ DZ ：稳压管与负载电阻RL并联 UO U Z ❖ R：调整电阻 UO U Z U I U R
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整流输出的脉动电压中既含直流分量( f=0) ，
也含各次谐波分量（不同频率的交流分量）。
对直流分量( f=0)：XL=0 相当于短路,电压大部分 降分电在降压R在。LX上L上。对 。谐因波此分,在量输：出端f 越得高到,X比L较越平大滑,电的压直大流部
U0 0.9U2
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25
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电容滤波电路适用于输出电压较高,负载电流较小 且负载变动不大的场合。
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23
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2. 电感滤波电路
1）电路
在桥式整流电路与负载间串入一电感L， 就构成了电感滤波电路。
L
u1
u2
RL u0
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24
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2）滤波原理
u1
u2
L RL u0
电工电子技术III
第8章 电力电子技术
8.1 半导体直流稳压电源 8.2* 晶闸管及其应用
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1
电工电子技术III
8.1 半导体直流稳压电源
u1
u2
u3
u4
uo
稳压电路 滤波电路 整流电路
变压器
❖ 电源变压器: 将交流电网电压u1变为合适的交流电压u2。
❖ 整流电路: 将交流电压u2变为脉动的直流电压u3。
3
2得低于3V
+
CO
UO
1µF
_
❖ CI：用于抵消输入线较长时的电感效应，以防产生
自激振荡，改善纹波特性。(通常取 0.33F）
❖ CO：为了瞬时增减负载电流时不致引起输出电压有
较大的波动，改善负载的瞬态效应。 (通常取 1F）
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电工电子技术III
2）输出为固定负电压的电路
C
u0
D2
C事先未充电
b u2
0 ~ /2
u2> uo，D1、D3通，C充电 0 /2
t
C/放2电~，指t1数uo规= 律u2正，弦快规！律u0
没有电容时 的输出波形
u2正弦规律， 慢！
u2> uo，D1、D3仍导通 uo仍为正弦规律
t1 t2
有电容时的 输出波形
t
t ~ t 1 青岛大2 学C自放动化电工，程学指院数规律慢！uc> u2，D1、D3截止， uo指数规律
❖ C容量选择：
RLC
(3
~
5)
T 2
T：交流电压 的周期
RLC愈大电容器放电愈慢U0(平均值)愈大。
❖ C耐压选择： C耐压 2Uo
❖ 输出电压的估算（满足C容量条件下）：
半波整流电容滤波: 桥式整流电容滤波:
U0 U2 U0 1.2U2
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电工电子技术III
4） 电容滤波电路的特点 ❖ 电路简单，波形平滑；
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wt
输出是单向脉动 wt 的直流电压！
wt
10
电工电子技术III
3）各电量计算
输出电压平均值：U0 0.9U2
U0
1
2
02
uodwt
0.9U 2
输出电流平均值：
I0
0.9U 2 RL
二极管的平均电流：
ID
1 2
IO
二极管上承受的
最高反向电压： U DRM 2U2
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3. 集成稳压电源
集成稳压电源简介
❖将串联型稳压电路集成在一块半导体基片上； ❖ 体积小,可靠性高,使用灵活,价格低廉；
❖ 电路内部附有短路和过热保护环节；
❖ 常用的W7800和W7900系列三端集成稳压
器（只有输入，输出和公共引出端）。
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电工电子技术III
1端: 输入端 3端: 公共端 2端: 输出端
wt
u0=u2 ， uD=0
u2<0时，二极管截止， 思考：VD反接， u0= 0 ， uD= u2
uD uo的波形
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5
电工电子技术III
3）各电量计算
输出电压平均值：U0 0.45U2
UOIO
2
wt
U0
1
2
02
u0dwt
2U 2
0.45U 2
输出电流平均值：
I0
Uo RL
L
C
u0
RL
LC滤波电路
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电工电子技术III 3. 型滤波电路
1） LC 型滤波器
电路
u1
u2
滤波原理及应用场合
同电感滤波电路。
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L
C1 C2
u0
RL
LC 型滤波电路
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电工电子技术III
2） RC-滤波
电路
u1
u2
C1
R
C2
RL u0
滤波原理
RC-
桥有地式一降整定在流的电电纹阻路波两输成端出分（的，因直再为流经电R脉容和C动C2的电2使交压其流经中阻C的1滤抗交波很流后小分，）量仍，较含而多 较少地降在负载上，从而有较好的滤波效果。
❖ 滤波电路: 将脉动直流电压u3转变为平滑的直流电压u4。
❖ 稳压电路: 在电网电压波动及负载变化时,保持输出电压
u0稳定。
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2
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8.1.1 整流电路
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3
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1. 单相半波整流电路
1）电路
Tr
VD
u1
u2
RL
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❖ 输出电压平均值提高大；
❖ 整流二极管导通时间短，峰值电流大；
u0
整流电路的 输出电流
t
❖ 输出特性（外特性）较差；
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电工电子技术III 输出特性(外特性):
1.4U2 uO
0.9U2
电容滤波 纯电阻负载
0
负载开路 时的输出 电压
IO
输之出改波变形 。随 如:负RL载愈电小阻(IR0越L或大C)的,U变0下化降而多改。变,U0也随
输出电压额定电压值有:
5V、6V、9V、12V 、15V、18V、 24V七个档次 。
有1.5A、0.5A和0.1A三个电流档次 。
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电工电子技术III
应用电路 1）输出为固定正电压的电路
输入与输 出端之间 的电压不
1
+
❖ UI：整流
滤波后的直 UI CI 流电压；
_
W7800
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半波整流电容滤波时
u2
u0
没有电容时 的输出波形
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t 有电容时的
输出波形
t
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滤波电容在u2> uo时充电，在u2< uo时放电。桥式 整流电容滤波时，每个周期充、放电两次；半波 整流电容滤波时，每个周期充、放电一次；
u2< uo时，二极管截止，电容通过RL放电，u0逐 渐下降。电容的放电电流填补了波形的部分空白， 使输出电压的平均值增大。
3） 电感滤波的特点:
❖ 输出特性比较平坦,适用于低电压大电流(RL较
小)的场合。
❖电感铁芯笨重,体积大,易引起电磁干扰。
若在电感滤波器后再加一电容滤波， 则构成了LC滤波器，滤波效果更好。
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电工电子技术III
LC滤波器
电路结构
u1
u2
其滤波原理及应用场 合与电感滤波相似
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最大整流电流 IOM 最大反向工作电压URM
IOM > ID
URM =（2~3）UDRM
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2. 单相桥式整流电路