交流调压电路和直流斩波电路
交流调压及斩波电路课件
•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 =
斩波器与交流调压器、逆变
晶闸管斩波器作为一种直流调 压装置．常用于直流电动机的调压 调速。目前，斩波器已广泛应用于 电力牵引方面，如地铁、电力机车、 城市电车、蓄电池电动车等。 晶闸管斩波器，主要有采用普 通晶闸管的逆阻型斩波器和采用逆 导型晶闸管的逆导型斩波器两种。 下面仅介绍逆阻型斩波器。
二、交流调压电路 交流调压器是接在交流电源与负载之 间的调压装置。晶闸管交流调压器，可以 通过控制晶闸管的通断，方便地调节输出 电压的有效值。在交流调压器中，晶闸管 元件一般为反并联的两只普通晶闸管或双 向晶闸管，并常采用以下两种控制方式。
逆变器根据其直流电源的滤波方式可分为电 压型和电流型两种。 电压型逆变器，其直流电源由电容滤波，可 近似看成恒压源；其输出的交流电压为矩形波， 输出的交流电流在电动机负载时近似为正弦波； 其抑制浪涌电压能力强，频率可向上或向下调节， 效率高，适用于不经常起动、制动和反转的拖动 装置。 电流型逆变器，其直流电源由电感滤波，可 近似看成恒流源，其输出的交流电流近似为矩形 波，输出的交流电压在电动机负载时近似为正弦 波；其抑制过电流能力强，适用于经常要求起动、 制动与反转的拖动装置。
上述两个条件必须同时具备才能实现有 源逆变。半控桥式晶闸管电路或有续流二极 管的电路，因它们不能输出负电压，也不允 许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实 现有源逆变。
二、无源逆变 在工业生产中，常要求把直流电或某一固定 频率的交流电变换成一频率可变的交流电，供给 某些负载使用，这种变流技术称为变频技术。早 期采用旋转变频机组或离子器件组成的静止变频 器来实现变频，但它们存在体积大、效率低、噪 声大、响应时间长等缺点。晶闸管作为较理想的 无触点开关元件，具有体积小、管压降小、响应 时间短的优点，晶闸管组成的静止变频器已取代 了旧式变频装置，在各种工业领域获得广泛应用， 如感应加热的中频电源、交流电动机的变频调速 电源、不间断电源(UPS)等。
第3章直流斩波电路
电容泵常用于小功率电源电路（IC） 由于不用电感，电磁干扰小
26
3.2.3
多重斩波电路:
多重斩波电路
等效频率升高,有利滤波平稳电流 可增大输出容量 可冗余备用,提高抗故障能力。
27
本章小结
本章介绍了6种基本斩波电路、2种复合斩波电路及多 相多重斩波电路。
本章的重点 降压和升压斩波电路,2,4象限斩波电路 ---- 原理，输入输出关系、分析方法、工作特点
5
例
E=200V ,Em=30V, R=1.0Ω,ρ=0.01 m=30/200=0.15 α=0.25, Io=(200*0.25-30)/1.0=20A---? Δi=0.01*0.25*(1-0.25)*200/1.0=0.375 A Io>Δi/2—io连续,Io有效 或: αc=0.15+0.01/8=0.151 α> αc ---……
6
降压斩波器I闭环驱动LED
LD—电流给定，CS—电流反馈
7
升压斩波电路 （Boost Chopper） 电路 ---利用L电势升压
储存电能
保持输 出电压
8
3.1.2 升压斩波电路
工作原理
α期间V通D断: L由 E充电; C向R放电。 β期间V断D通: E和L同时向C和R放电。 电流连续时输出平均电压: 按波形: UV =βUo 按电路: E-r*IL= Uv (电感UL=0 电容Ic=0) 略电源侧r Uo=E/β=E/(1- α) α↑ Uo↑ (同降压..
-∑In*rLn/3
In=(Un-Uo)/rLn可闭环控为Io/3
特点 (1)等效开关频率升为3倍,有利滤 波平稳电流. (2)可增大电流容量 (3)可冗余备用,提高抗故障能力
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？。
第三章 直流斩波电路
u1正半周：V1导通输出电压，V1关断时，V3 续流；
u1负半周：V2导通；V2关断 时，V4续流。 可通过改变占空比α调节输出电压的大小。
通过谐波分析可知，电源电流中不含有低次 谐波，只含有和开关周期T成反比的高次谐波， 这些高次谐波用很小的滤波器即可滤除。电路的 功率因数接近1。
4．1．2 三相交流调压电路
这种电路常用于电炉的温度控制等时间常数很 大的负载中，以周期为单位进行控制足够了。 当晶闸管导通时刻是正弦波的起始点时，在电 源电压接通期间，负载电压是正弦波，没有谐 波污染。
4．2．2 交流电力电子开关
把反并联的晶闸管串入交流电路中起 接通和断开电路的作用，这就是交流电力 电子开关。其作用是代替电路中的机械开 关。
以交流电的周期（2π）为单位来控 制晶闸管的通断，从而调节输出平均功率 的电路，称为交流调功电路。
设控制周期为M，晶闸管在前N个周期导通， 后M-N个周期关断。
当M=3、N=2时的电路波形如图4-13所示。
调功电路和调压电路的电路形式完全相同，只 是控制方式不同。因其直接调节对象是电路的 平均输出功率，所以被称作交流调功电路。
1）T不变，调节ton，称为脉冲宽度调制，简称PWM； 2） ton不变，改变T，称为频率调制或调频型； 3） ton和T 都调节，称为混合型。 其中第一种方式使用最多。
3．1．2 升压斩波电路
1、工作原理：
当V导通时，E向L补充电能，充电电流为I1，C向负载R 供电，u0基本恒定。 当V阻断时，E和L共同向C充电，并向负载提供能量。
S U1I 0 U1 2
α的移项范围为0°——180°。
2、阻感负载
若把α=0点仍定在电源电压的零点，显然， 阻感负载下稳态时α的移项范围应为 φ<=α<=π。其中负载的阻抗角为φ，负载电 流应滞后于电源电压u1φ角度。在用晶闸管控制 时，很显然只能进行滞后控制，使负载电流更为 滞后，而无法使其超前。
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。
电力电子电路
电力电子电路按实现电能变换时电路的功能可分为整流电路(将交流电能转换为直流电能)、逆变电路(将直流电能转换为交流电能)、交流变换电路(包括交流调压电路和变频电路)、直流变换电路(改变直流电能的大小和方向)。
按电能转换次数可分为基本变换电路和组合变换电路。
前者经一次转换即可实现所需电能的变换，又称直接变换电路；后者经多次转换以实现所需电能的变换，又称间接变换电路。
按组成电路的器件可分为不控型变换电路(由不控型器件组成，电路对变换的电能无控制能力)、半控型变换电路(由半控型器件组成，只能在电路具备关断晶闸管的条件下才能正常工作)、全控型变换电路(由自关断器件组成，比半控型电路具更佳的技术经济指标，但开关容量低于半控型)。
电力电子电路按控制方式可分为4种：①相控电路。
控制信号的变化表现为控制极脉冲相位的变化。
②频控电路。
信号的变化表现为控制极脉冲重复频率的变化。
③斩控电路。
控制信号的变化表现为控制极脉宽的变化。
④组合控制电路。
采用上述3种控制方式组合而成的控制方式。
按电路中开关器件的工作频率可分为开关元件按电网频率(50或60赫)工作的低频电路和开关元件以远高于电网频率的载波频率工作的高频电路。
电力电子电路经历了20世纪30年代由气体闸流管和汞弧整流管组成的低频变流电路和由高频电子管组成的变流电路(统称第一代电力电子电路)，60年代由晶闸管组成的半导体变流电路(第二代电力电子电路)，80年代由可关断晶闸管(GTO)和双极型功率晶体管(GTR)等新型器件组成的第三代电力电子电路。
由于它们具有控制极关断和工作频带较宽的优点，使电力电子电路具有更佳的技术和经济性能，获得了更为广泛的应用。
电力电子电路正沿4个方向发展：①采用新型器件。
②采用新的控制方式和手段。
③采用新的电路结构。
④采用新的分析方法和调试手段。
特点与传统的旋转式变流电路相比，静止式变流电路具有无磨损、低噪声、高效率、易于实现自动控制和生产、无须专门的地基建设等优点，因而在国际范围已基本上取代了前者。
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，
电力电子技术直流斩波电路
a) Sepic斩波电路
输入输出关系：
b) Zeta斩波电路
Uo
ton toff
E ton T ton
E 1
E图3-6（S3e-p4ic9斩）波电路和Zeta斩波电路
电源电压与输出电压极性相同
23
3.1.4 Sepic斩波电路和 ZeVt处a斩于波通Z态电期e路间t原a，理斩电源波E经电开关路
i
i
1
2
续旳时间tx，即 ton
tx
1 me ln
1 m
I
20
O
t
onttt1来自x2t
t
off
T
c)
tx<t0ff
图3-3 用于直流电动机回馈能 量旳升压斩波电路及其波形
m
1 e b 1 e
--------电流断续旳条件
16
升降压斩波电路和Cuk斩波电路
1）升降压斩波电路 (buck -boost Chopper)
分V处于通态和处于断态 初始条件分电流连续和断续
7
一样能够从能降量传压递斩关系波出发电进路行旳推导 假定L为无穷大，负载电流Io维持不变（详见P101－102） 电源只在V处于通态时提供能量，为 EIoton 在整个周期T中，负载消耗旳能量为 RIo2T EM IoT
一周期中，忽视损耗，则电源提供旳能量与负载消耗旳能量相等。
V向电感L1贮能。
V关断后，L1－VD－C1构成振
荡回路， L1旳能量转移至C1，
能量全部转移至C1上之后，VD
b) Zeta斩波电路
关断，C1经L2向负载供电。
输入输出关系：
Uo
1
E
图3-6 Sepic斩波电路 和 Zeta斩波电路 （3-50）
斩波调压
一、概述1.1前言除了采用相位控制方式，交流电压的调压还可以采用斩波式调压，其基本原理与直流斩波电路类似，均采用斩波控制方式，所不同的是，直流斩波电路的输入端是直流电源，而交流斩波调压电路的输入是正弦交流电源。
1.2设计的目的1通过对交流斩波调压电路的设计，复习直流斩波电路的工作原理。
2了解与熟悉交流斩波电路的拓扑、控制方法。
3理解和掌握交流斩波电路及系统的主电路，控制电路和保护电路的设计方法，掌握器件的选择计算方法。
4具有一定的电力电子电路及系统实验和调试的能力。
1.3设计的要求1理论设计：了解掌握交流斩波电路的工作原理，设计斩波电路电路的主电路和控制电路。
包括：MOSFET电流、电压额定值的选择，驱动保护电路的设计。
2．仿真实验：利用MATLAB仿真软件对交流斩波电路和控制电路进行仿真建模，并进行仿真实验。
二主电路的设计2.1电路图设计主电路设计所需要的器件：交流电压源Ui=220，电阻R，电感L，电容，二极管D1、D2、D3、D4,全控型器件（MOSFET）T1、T2、T3、T4。
主电路如图1图1 （A）串联式（B）并联式2．1工作原理交流斩波调压可视作将交流电源的正负半周分别当做一个短暂的直流电源。
交流斩波调压电路通常采用全控型器件作为开关器件。
本次试验中，选择MOSFET作为开关器件。
其原理图如图1所示（A为串联式，B为并联式）。
在交流电源的正半周，用T1进行斩波控制，T3、D3为感性负载电流提供续流通路；在交流电源的负半周，用T2进行斩波控制，T4、D4为负载电流提供续流通路；因输入，输出均为交流电压，T1、T2、T3、T4均需要有双向阻断能力，因此在各支管支路中要串联快恢复二极管D1、D2、D3、D4,以承受关断时的反向电压。
纯电阻负载时的输出电压如图2由以上已知，只要适当调节占空比的大小，就可以达到调压的目的。
当电压为交流正弦正半波时，T1、T3工作，T2，T4断开。
图3为单相AC/AC 变换的并联式电路中的开关管T1，T2，T3，T4 驱动信号。
斩控式单相交流调压电路设计
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。
交流调压电路和直流斩波电路
电路的基本原理和应用
交流调压电路的基本原理
通过控制交流电源的相位或幅值，实现对交流负载的电压调 节。在电力系统中，交流调压电路常用于无功补偿、调节电 压幅值等。
直流斩波电路的基本原理
通过快速地开断和闭合开关，将恒定的直流电源电压斩切成 一系列的脉冲电压，再通过滤波电路得到平均值可调的直流 电压。在电动汽车、不间断电源等领域，直流斩波电路被广 泛应用于电池管理、能量回收等。
交流调压电路的原理
通过改变交流电源的 电压幅度，实现对交 流负载电压的控制。
通过改变交流电源的 频率，实现对交流负 载功率的控制。
通过改变交流电源的 相位，实现对交流负 载电流的控制。
交流调压电路的分类
1 2
相控式交流调压电路
通过控制开关元件的通断时间，实现对交流电压 的调节。
斩控式交流调压电路
总结
04
交流调压电路和直流斩波电路的重要性
高效能源转换
交流调压电路和直流斩波电路在电力电子领域中发挥着关键作用， 能够实现高效能源转换，降低能源损失。
灵活控制
这两种电路能够实现对电压、电流和功率的快速、精确控制，满 足各种不同的应用需求。
节能环保
通过优化能源转换和控制方式，交流调压电路和直流斩波电路有 助于实现节能减排，推动绿色环保发展。
01
通过周期性地开启和关闭开关，将恒定的直流电源电压斩成一 系列的脉冲电压。
02
通过改变开关的开启和关闭时间，可以调节输出电压的平均值。
斩波电路的基本工作原理是利用快速开关元件，将输入的直流
03
电压斩成幅值可变的脉冲电压序列。
直流斩波电路的分类
降压斩波电路
用于降低电源电压，常用于电机速度控制和电池充电。
晶闸管斩波技术和交流调压
工作过程:
电压波形:
ug1
触发脉冲周期
T
ug2
t
主副脉冲间隔
t
t
uM
t
习题：
一、1，2，3，9～14
二、2，7～11
三、1，6
t
简单逆阻型斩波器的特点
电路简单成本低，R2存在损耗。 采用强迫换流形式，换流电容不能太小。 斩波器调压方式可以人为选择。
四、实例1————脉宽可调的逆阻型斩波器
US
US:直流电源。 L3:M的厉磁绕组
VT1:主晶闸管
M:直流串励电动机（负载）VT2VD1VD2L1L2C组成VT1的关断电路 VD3:提供M的续流通路．
VT2 、R2 、C组成 VT1的关断电路
关断电路的作用：使导通的晶闸管阳极电压 过零或承受反压而关断。
工作过程：
电压波形：
ug1
触发脉冲周期
T
定频调宽法
t
ug2
主副脉冲间隔
t
固定晶闸管VT1触发脉 冲周期，改变两脉冲的 时间间隔。 定宽调频法
t
uR1
uR2
t
固定两脉冲的时间间隔， 改变晶闸管VT1触发脉 冲周期。
US
o
ud
US
Ud
t
t1
o
TUdtt2源自udUS Ud T1
o
ud
US
t
t
o
T2
Ud
t
t
3. 调宽调频法
同时调节晶闸管的导通时间和触 发频率，改变输出直流平均电压。
4. 输出电压大小
t Ud US T
t 通断比： T
t为晶闸管导通时间；
T为晶闸管触发脉冲周期。
整流逆变斩波四种电路
整流逆变斩波四种电路在我们日常生活中，电流就像水流一样，流淌在我们的设备里，让一切运转得有模有样。
但有时候，我们需要的电流形状和特性并不是那么简单的。
于是，整流、逆变、斩波这些电路就登场了，听上去是不是有点高大上？别担心，今天我们就来聊聊这四种电路，简单明了又不失幽默感，让你轻松搞懂！1. 整流电路整流电路，简单来说，就是把交流电变成直流电的魔法师。
想象一下，如果你有一条河流（交流电），但是你只想要一股平稳的小溪流（直流电），整流电路就来帮你实现这个愿望。
它主要有两种类型：半波整流和全波整流。
1.1 半波整流半波整流就像是一个只工作一半的懒虫，简单得很，只利用交流电的一个方向。
它的电流在一个周期内只“吃”一半，所以输出的电压波形就像是起伏不定的小山丘，虽然简单，但总是让人觉得不够稳定。
不过，它的结构简单，成本低，适合一些对电流要求不高的地方，比如小灯泡啥的。
1.2 全波整流再说说全波整流吧，跟懒虫相比，它就是个拼命三郎，能够充分利用交流电的两种方向。
这样输出的电流就像一条平滑的河流，稳定又持续。
全波整流用的二极管桥式整流器，虽然结构稍微复杂一点，但能给我们提供更好的电流品质，特别适合需要高稳定性电流的设备，比如手机充电器。
2. 逆变电路接下来，让我们把目光转向逆变电路。
这可是个颇具反转戏剧情节的家伙，它的工作就是把直流电“逆转”成交流电。
想象一下，一条笔直的小路（直流电），通过逆变电路，瞬间变成了蜿蜒曲折的大道（交流电），这简直是电流界的魔术啊！2.1 纯正弦波逆变器在逆变电路中，纯正弦波逆变器就像是一位高水平的厨师，做出的“菜”不仅好看还好吃。
它能生成非常接近理想的交流电波形，适合高档设备，比如音响系统、医疗设备等等。
虽然价格有点小贵，但用得安心，真的是物超所值。
2.2 方波逆变器而方波逆变器呢？就像一个小学生的手绘画，简单粗暴，输出的是一系列尖锐的波形。
虽然便宜，但对一些敏感设备可不太友好。
直流斩波电路的性能研究_5
目录一、buck斩波电路工作原理 (1)二、硬件调试 (3)2.1、电源电路 (3)2.1.1 工作原理： (3)2.2 buck斩波电路 (5)2.3、控制电路 (6)2.4、驱动电路 (7)2.5 过压保护电路 (9)2.5.1 主电路器件保护 (9)2.5.2 负载过压保护 (9)2.5.3 过流保护电路 (10)2.6 元器件列表 (12)三、总结 (12)四、参考文献 (13)一、buck斩波电路工作原理直流斩波电路（DC Chopper）的功能是将直流电变为另一固定电压或可调电压的直流电，也称为直接直流-直流变换器（DC/DC Converter）。
直流斩波电路一般是指直接将直流电变为另一直流电的情况，不包括直流-交流-直流的情况。
习惯上，DC-DC变换器包括以上两种情况。
直流斩波电路的种类较多，包括6种基本斩波电路：降压斩波电路，升压斩波电路，升降压斩波电路，Cuk斩波电路，Sepic斩波电路和Zeta斩波电路，其中前两种是最基本的电路。
一方面，这两种电路应用最为广泛，另一方面，理解了这两种电路可为理解其他的电路打下基础。
利用不同的基本斩波电路进行组合，可构成复合斩波电路，如电流可逆斩波电路、桥式可逆斩波电路等。
利用相同结构的基本斩波电路进行组合，可构成多相多重斩波电路。
直流斩波电路广泛应用于直流传动和开关电源领域，是电力电子领域的热点。
全控型器件选择绝缘栅双极晶体管（IGBT）综合了GTR和电力MOSFET 的优点，具有良好的特性。
目前已取代了原来GTR和一部分电力MOSFET的市场，应用领域迅速扩展，成为中小功率电力电子设备的主导器件。
所以，此课程设计选题为：设计使用全控型器件为电力MOSFET的降压斩波电路。
主要讨论电源电路、降压斩波主电路、控制电路、驱动电路和保护电路的原理与设计。
1.1主电路工作原理图1.1 BUCK斩波电路电路图直流降压斩波主电路使用一个Power MOSFET IRF640N控制导通。
直流斩波电路实验报告
直流斩波电路实验报告直流斩波电路实验报告引言：直流斩波电路是电力电子学中的重要实验之一。
通过该实验，我们可以深入了解斩波电路的原理和工作方式，以及其在电力转换中的应用。
本实验旨在通过搭建和测试直流斩波电路，验证其性能和有效性。
一、实验目的本实验的主要目的是搭建直流斩波电路，并通过实验测试来验证其性能和有效性。
具体而言，我们将实现以下目标：1. 理解直流斩波电路的原理和工作方式；2. 掌握搭建直流斩波电路的方法和步骤；3. 测试直流斩波电路的输出波形，分析其性能和有效性。
二、实验原理直流斩波电路是一种将直流电压转换为交流电压的电路。
其基本原理是利用开关器件（如晶闸管、IGBT等）控制直流电源的导通和截断，从而改变电路中的电流路径，实现对直流电压的切割和转换。
直流斩波电路通常由三个主要部分组成：1. 输入滤波电路：用于滤除直流电源中的纹波和杂散信号，保证直流电压的稳定性；2. 斩波开关电路：由开关器件和控制电路组成，用于控制直流电源的导通和截断；3. 输出滤波电路：用于滤除斩波开关引起的高频脉冲信号，使输出电压变为平滑的交流电压。
三、实验步骤1. 搭建直流斩波电路：按照实验指导书提供的电路图和元器件清单，依次连接电路中的各个元器件和开关器件。
确保连接正确无误。
2. 调整控制电路参数：根据实验要求，调整控制电路中的参数，如频率、占空比等。
确保电路能够正常工作。
3. 测试输出波形：将示波器连接到输出端口，调整示波器的设置，观察并记录输出波形。
分析波形的频率、幅值和形状，评估直流斩波电路的性能和有效性。
4. 分析实验结果：根据实验数据和观察结果，对直流斩波电路的性能和有效性进行分析和总结。
比较实验结果与理论预期的差异，并提出可能的原因和改进方法。
四、实验结果与分析经过实验测试，我们得到了直流斩波电路的输出波形。
通过观察和分析波形，我们可以得出以下结论：1. 输出波形呈现出周期性的正弦波形，表明直流斩波电路能够将直流电压有效地转换为交流电压。
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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 交流调压电路和直流斩波电路
5.1 交流调压电路（单相、三相） 5.2 其他交流电力控制电路 5.3.1 基本斩波电路 5.3.2 复合斩波电路和多相多重斩波电路
本章小结
3-1
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
交流电力 控制电路
只改变电压,电 交流调压电路 相位控制
流幅值。
以电源周期为基准，电流 中不含整数倍频率的谐波， 但含有非整数倍频率的谐波。
而且在电源频率附近，非 整数倍频率谐波的含量较大。
In/I0m
0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
0.1
0 2 4 6 8 10 12 14
谐波次数
0 12 3 45
相对于电源频率的倍数
图4-14交流调功电路的
电流频谱图(M =3、N =2)
O io
iT1a
wt j
过程（公式5-6也可以看出）中，
VT1导通时间渐短， VT2的导通 O a q iT2
wt
时间渐长。
图5-4 a<j时阻感负图载4-交5 流调压电路工作波形
3-9
5.1.1 单相交流调压电路
负载电流有效值
I 0 2IVT (5-13)
IVT的标么（基准电流为a =0时的有效值）值
5次
7次
0 60 120 180
触发延迟角a/( °)
图5-7 电阻图负4载-单6 相交流调
压电路基波和谐波电流含量
3-11
5.1.1 单相交流调压电路
阻感负载
电流谐波次数和电阻负载时相同，也只含3、5、7…等次 谐波。 随着次数的增加，谐波含量减少。 和电阻负载时相比，阻感负载时的谐波电流含量少一些。
用于调节变压器一次电压。
（与晶闸管的参数相关，减少管子个数、体积和成本）
3-3
5.1 交流调压电路
基本原理
采用两个晶闸管反 并联后（或采用双向晶 闸管）串联在交流电路 中，通过对晶闸管的控 制就可控制交流电力。 (固态开关)
电路图
3-4
5.1 交流调压电路
5.1.1 单相交流调压电路 5.1.2 三相交流调压电路
流。 a =90°时，零线电
流甚至和各相电流的有效 值接近。
图4-9 三相交流调压电路 a) 星形联结
3-17
5.1.2 三相交流调压电路
三相三线，主要分析阻负载时的情况
任一相导通须和另一相构 成回路。
电流通路中至少有两个晶 闸管，应采用双脉冲或宽 脉冲触发。
触发脉冲顺序和三相桥式 全控整流电路一样，为 VT1~ VT6,依次相差60°。
u
uG1 G1
wt 0.6
导通时 L di0 Ri 2U sinwt
O u
G2
wt
dt
0
1
O
wt
u
o
利用初始条件得到：
O
wt
a wt i o
i I sin(wt ) I sin(a )e tanj
0
m
m
O
wt
u VT
a =0时刻仍定为u1过零的时刻， a 的移相范围应为j ≤ a ≤ π。
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。
图5-7b 电阻负载斩控 式交流调压电路波形
3-15
5.1.2 三相交流调压电路
• 根据三相联结形式的不同，三相交流调压电路具有多种形 式
a) 星形联结
b) 线路控制三角形联结
c) 支路控制三角形联结
d) 中点控制三角形联结
3-5
5.1.1 单相交流调压电路
• 1) 电阻负载
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，
u1
Uo降低， a =π时， Uo =0。
O
wt
uo
λ与 a 的关系:
a =0时，功率因数λ =1， a 增大，输入电流滞后于电压
且畸变，λ降低。
O
wt
io
O
wt
u
V
T
O
wt
图4-1 电阻负载单相交流调压电路及其波形
3-6
5.1.1 单相交流调压电路
• 1) 阻感负载
VT1
若晶闸管全导通，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， u11 u
使负载电流更为滞后。
O
负载阻抗角： j = arctan(wL/R)
图4-9 三相交流调压电路
3-16
5.1.2 三相交流调压电路
1) 星形联结电路 可分为三线三相和三线四相
三线四相
基本原理：相当于三个单 相交流调压电路的组合， 三相互相错开120°工作。 基波和3倍次以外的谐波 在三相之间流动，不流过 零线。
问题：三相中3倍次谐波 同相位，全部流过零线。 零线有很大3倍次谐波电
电阻负载
由于波形正负半波对称，所以不含直流分
量和偶次谐波。
uo
(wt )
(an
n 1,3,5,
cos
nw
t
bn
sin
nw t) (5-17)
基波和各次谐波有效值
Uon
1 2
an2 bn2
负载电流基波和各次谐波有效值
Ion Uon / R
(4-14)
In/I*/%
100
Hale Waihona Puke 80基波60
40
3次
20
－2 a。
图4-10 不同a角时负载相电压波形 c) a =120°
3-22
5.1.2 三相交流调压电路
谐波情况
电流谐波次数为6k±1(k=1，2，3，…)，和三相
桥式全控整流电路交流侧电流所含谐波的次数完全 相同。 谐波次数越低，含量越大。 和单相交流调压电路相比，没有3倍次谐波，因三 相对称时，它们不能流过三相三线电路。
b）
c）
图4-12 TCR电路负载相电流和输入线电流波形
a) α=120°
b) α=135° c) α=160°
3-28
5.2 其他交流电力控制电路
5.2.1 交流调功电路 5.2.2 交流电力电子开关
3-29
5.2.1 交流调功电路（新）
交流调功电路与交流调压电路的异同比较
相同点 电路形式完全相同 不同点 控制方式不同
3-13
5.1.1 单相交流调压电路
在交流电源u1的负半周
• 4) 斩控式交流调压电路
VD1 V1 i1
用V4给负载电流 提供续流通道
u1
V2 VD2
用V2进行斩波控制
V3 VD4 R uo
VD3 V4 L
图5-7+ 斩控图式4交-流7 调压电路
3-14
5.1.1 单相交流调压电路
特性 电源电流的基波分量和 电源电压同相位，即位 移因数为1。
相电压过零点定为a 的起 点， a角移相范围是
0°~ 150°。
图4-9 三相交流调压电路 a) 星形联结
3-18
图2-19 三相桥式全控整流电路带电阻负载
a= 30 时的波形
ud1 a = 30°ua
ub
uc
O wt1
wt
u d2
ⅠⅡ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ
ud
u ab u ac u bc u ba u ca u cb u ab u ac
O
wt
图4-2 电阻负载单相交流调压电路及其波形
3-7
5.1.1 单相交流调压电路
利用结束条件wt = a θ 时刻，i0=0,可求得θ：
q
sin(a q j ) sin(a j )e tgj
（5－7）
当a=j时 θ =π 可见此时j也就是让晶闸管