交流调压电路
简述交流调压电路的应用范围
简述交流调压电路的应用范围交流调压电路是一种常见且广泛应用的电子电路，它能够将交流电源的电压稳定在所需范围内。
这种电路通过采用一些特定的元件和技术，有效地控制和调节交流电压，使其适应不同应用领域的需求。
在本文中，我将简要介绍交流调压电路的应用范围，并对其重要性和未来发展进行探讨。
1. 家庭电器家庭电器是交流调压电路最常见的应用领域之一。
随着科技的不断进步，人们对电器性能和使用体验的要求越来越高。
但是，不同地区的电网电压会有所不同，如果将高电压直接输入到电器中，可能会损坏设备或造成安全隐患。
通过使用交流调压电路，可以将不稳定的电网电压调节为稳定的、适应电器要求的电压，确保电器的正常运行和长寿命。
2. 工业自动化在工业领域，许多设备和生产线都需要稳定的电压供应。
交流调压电路可以确保设备得到稳定的电源，减少故障率，并提高生产线的稳定性和效率。
在自动化过程中，各种传感器和执行器都需要合适的电压供应，交流调压电路可以提供稳定的电源，确保这些设备按照预期工作。
3. 通信设备在现代社会中，通信设备对我们的生活和工作起着关键作用。
交流调压电路可以确保通信设备得到所需的稳定电压，提高设备的性能和可靠性。
基站设备、光纤通信设备以及手机充电器等都需要稳定的电压供应。
交流调压电路对于确保通信设备的正常工作和提高通信质量非常关键。
4. 医疗设备医疗领域对电源的要求非常高，因为医疗设备需要高度可靠和稳定的电源以确保患者的生命安全。
交流调压电路在医疗设备中的应用非常广泛，如心电图机、X射线机和医用图像设备等。
通过使用交流调压电路，医疗设备可以得到稳定的电压供应，减少故障和意外情况的发生。
总结回顾：交流调压电路的应用范围非常广泛，涵盖了家庭电器、工业自动化、通信设备和医疗设备等多个领域。
它能够确保设备和系统得到稳定的电源，提高性能、可靠性和安全性。
交流调压电路在现代社会中起着至关重要的作用，对于推动科技进步和提升生活质量具有重要意义。
交流调压电路
交流调压电路
交流调功电路
交流电力电子开关
6
4.1 交流调压电路
4.1.1 单相交流调压电路单相交流调压电路
1．电阻负载
VT VT u1
1 2
io uo R
在交流电源 u1的正半周和负半周，
分别对VT1和VT2的开通角a进行控
制就可以调节输出电压。 正负半周a 起始时刻（a =0）均
闸管电流有效值IVT负载电流有效值Io分别为
1 a 2 Uo ( 2 U sin w t ) d (w t ) 1 a U1
(4-8)
1 sin 2a sin( 2a 2 )
2U1 Z sin( w t j ) sin( a j )e
2 1 1 a Uo 2 U sin w t d w t U sin 2 a 1 1 a 2
(4-1)
Uo Io R
(4-2)
2 U sin w t U 1 1 a sin 2a 1 1 IT d w t (1 ) a 2 R R 2 2
a wt tgj
I VT
1 2
a
a
d(w t )
(4-9) (4-10)
2
U1 sin cos( 2a j ) cos j 2 Z
I0
2 IVT
14
0.5
0.4 IVTN
j= 0
设晶闸管电流IVT的标么值为
0.3
0.2 0.1 0 40 80
图4-1电阻负载单相交流调压 电路及其波形
随着a的增大，Uo逐渐降低， 直 到a =π时， Uo =0。 a =0时，功率因数λ=1， 随 着a增大，输入电流滞后于电压 且发生畸变，λ也逐渐降低。
简述交流调压电路的应用范围
简述交流调压电路的应用范围
交流调压电路是一种电子电路，通常用于将输入交流电压调节为所需的输出电压。
这种电路在各种应用中都有广泛的用途，其主要应用范围如下：
1. 电源供应：交流调压电路用于电子设备和电源供应中，以确保设备得到稳定的电压。
这包括计算机、移动设备、家用电器等。
2. 照明系统：交流调压电路可用于控制室内和室外照明系统，以提供所需的亮度和颜色温度。
3. 电动机控制：交流调压电路可用于电动机的启动、调速和停止，以满足不同应用的要求。
4. 通信设备：在通信设备中，交流调压电路用于稳定和管理电源，以确保通信系统的可靠性。
5. 工业自动化：工业控制系统中常使用交流调压电路，以管理设备和机器的电力需求。
6. 电子设备：交流调压电路在各种电子设备中用于稳定电压，以确保它们的正常运行，如电视、音响等。
7. 再生能源系统：在太阳能和风能系统中，交流调压电路用于将不稳定的能源产出转换为稳定的电源输出。
8. 医疗设备：医疗设备需要稳定的电源以确保患者的安全和设备的正常运行，因此交流调压电路在医疗领域中也有广泛的应用。
9. 交通系统：用于交通灯、铁路信号系统等，以确保交通系统的正常运行。
10. 实验室设备：在科研和实验室环境中，交流调压电路用于供电实验设备和科学仪器，以确保实验的准确性。
交流调压电路的应用领域多种多样，它们可以确保电源的稳定性和适应不同的电压要求，从而在各种电子和电气应用中发挥重要作用。
第6章 交流调压电路
图6-11 交流调功器 （a）单相交流调功器；（b）三相交流调功器
图6-12 单相交流过零触发开关电路的工 作波形
•
如设定运行周期Tc内的周波数为n，每个周波的周期为T (20ms),频 率为50Hz，则调功器的输出功率Po为
调压器输出电压有效值为
上式中，Tc应大于电源电压一个周波的时间且远远小于负 载的热时间常数，般取1s左右就可满足工业要求。
第一节单相交流调压电路
采用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以很方便地调节输出电压的有效 值。交流调压器的晶闸管控制通常有通/断控制和相位控制两种方法。 • 通/断控制是将晶闸管作为开关将负载与交流电源接通几个周期，然后再断 开几个周期，通过改变通/断时间的比值达到调压的目的。 • 相位控制是使晶闸管在电源电压的每一个周期中，在选定的时间内将负载 与电源接通，通过改变选定的时刻可达到调压的目的。 • 用晶闸管组成的单相交流调压电路有多种形式，可以由一只双向晶闸管组 成，也可以使用两只普通的晶闸管来完成。以下以使用两只普通的晶闸管反 向并联组成的电路为例，来分析单相交流调压电路的工作原理。 •
•
•
• 交流调压电路的应用：交流调压电路广泛用于灯光控制〔如调光 台灯和舞台灯光控制)和异步电机软启动，也应用于异步电动机 调速;在高压小电流或低压大电流直流源中，也用于调节整流变 压器一次侧电压。
• 交流过零调功电路的应用：用于时间常数很大的电热负载的控制， 如电炉温度控制等。
• 本章主要介绍交流调压电路、交流过零调功电路的工作原理及 交流调压电路的应用。
• ( 三 ) α< ψ时 • 1.窄脉冲触发：结果形成单向半波整流现象，如图6一4所示。 回路中将出现很大的直流电流分量，无法维持电路的正常工作。 因此，需要采用宽脉冲或宽脉冲列触发。
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，
交流调压电路的作用
交流调压电路的作用一、引言交流调压电路是一种电子电路，其作用是将输入的交流电压转换为所需的稳定直流电压输出。
交流电压通常具有波动性，而很多电子设备需要稳定的直流电压供电。
因此，交流调压电路在电子设备中起到了至关重要的作用。
二、交流调压电路的作用1. 稳定电源供电：交流调压电路能够将输入的交流电压转换为稳定的直流电压输出，从而为电子设备提供稳定的电源供电。
这对于需要稳定电压的设备来说是非常重要的，如计算机、手机、家用电器等。
2. 保护电子设备：交流调压电路能够对输入电压进行过滤和保护，以防止过高或过低的电压对电子设备造成损害。
交流电压波动可能会导致设备损坏或运行不稳定，而交流调压电路能够将这种波动性降低到最小，从而保护电子设备的正常运行。
3. 提高能效：交流调压电路能够根据需要调整输出电压，以提高能效。
对于一些需要不同电压的设备来说，交流调压电路可以根据负载要求调整输出电压，从而提高能效。
这对于节能和环保来说是非常重要的。
4. 减少电磁干扰：交流调压电路能够减少电磁干扰对其他电子设备的影响。
交流电压波动会产生一定的电磁干扰，而交流调压电路能够降低这种干扰，从而保障其他设备的正常运行。
5. 提供稳定的输出电压：交流调压电路能够提供稳定的输出电压，不受输入电压波动的影响。
这对于需要精确控制电压的设备来说非常重要，如医疗设备、精密仪器等。
6. 支持多种输出电压：交流调压电路可以设计成支持多种输出电压，以满足不同设备的需求。
这对于电子设备的多样性和兼容性来说是非常重要的。
三、交流调压电路的应用交流调压电路广泛应用于各种电子设备中，包括但不限于以下领域：1. 通信设备：交流调压电路在通信设备中起到了至关重要的作用，确保设备的稳定运行和通信质量的提升。
2. 工业自动化：交流调压电路在工业自动化中被广泛应用，用于电机驱动、PLC控制等方面，提供稳定电源。
3. 家用电器：交流调压电路在家用电器中起到了重要的作用，如电视机、冰箱、洗衣机等，保证了这些设备的正常运行。
交流调压电路和交流调功电路区别
1.答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。
交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。
而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。
交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。
在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。
此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。
如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。
这都是十分不合理的。
采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。
这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。
交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。
由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。
2. 答：TCR是晶闸管控制电抗器。
TSC是晶闸管投切电容器。
二者的基本原理如下：TCR 是利用电抗器来吸收电网中的无功功率（或提供感性的无功功率），通过对晶闸管开通角a角的控制，可以连续调节流过电抗器的电流，从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小。
TSC 则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率（提供容性的无功功率）。
二者的特点是：TCR只能提供感性的无功功率，但无功功率的大小是连续的。
实际应用中往往配以固定电容器（FC），就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率。
TSC提供容性的无功功率，符合大多数无功功率补偿的需要。
其提供的无功功率不能连续调节，但在实用中只要分组合理，就可以达到比较理想的动态补偿效果。
3. 答：单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的，均由两组反并联的可控整流电路组成。
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
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交流调压电路采用两单向晶闸管反并联或双向晶闸管，实 现对交流电正、负半周的对称控制，达到方便地调节输出交流 电压大小的目的，或实现交流电路的通、断控制如图4-12所示。 因此交流调压电路可用于异步电动机的调压调速、恒流软起动， 交流负载的功率调节，灯光调节，供电系统无功调节，用作交 流无触点开关、固态继电器等，应用领域十分广泛。
1．双向晶闸管电极的判定 用万用表的R×100档或
R×1k档测量双向晶闸管 的两个主电极之间的电 阻，如图4-10所示。
图4-10 测量G、T1极间的正向电阻
2．判定双向晶闸管的好坏 3．双向晶闸管触发特性测试
（1）简易测试方法。 （2）交流测试法。
图4-11 双向晶闸管交流测试电路
4.2交流调压电路
4 交流调压电路
• 4.1双向晶闸管 • 4.2交流调压电路 • 4.3交流电力电子开关 • 4.4交流调压电路应用
4.1双向晶闸管
• 4.1.1双向晶闸管的结构和特征 • 4.1.2双向晶闸管的触发电路 • 4.1.3双向晶闸管简易测试
4.1.1双向晶闸管的结构和特征
• 1．双向晶闸管的结构
图4-1 双向晶闸管的外形 （a）小电流塑封式 （b） 螺栓式 （c）平板式
图4-5双向晶闸管的简易触发电路
2．单结晶体管触发
图4-6 用单结晶体管组成的触发电路
3．集成触发器
（1）KC05集成触发器
图4-7 KC05内部结构及工作原理示意图
KC05的应用电路
图4-8 KC05应用电路
R1 10k R2、R3 30k R4 27 RP 22 k C1 0.47μF C2 0.047μF VD1、VD2 2CZ82C VT KS50A
图4-12 交流调压电路
交流调压电路一般有三种控制方式，其原理如图4-13所示。
图4-13 交流调压电路控制方式
4.2.1单相交流调压电路
1．阻性负载
图4-14 单相交流调压电阻负载时波形
交流输出电压 uo有效值Uo与控制角的关系为
Uo
1
(
2Ui sin t)2 dt Ui
1 sin 2
2
（4-1）
式中 Ui为输入交流电压 ui的有效值。
负载电流io有效值为Io=Uo/R，则交流调压电路输入功率因数 为
cos P UoIo Uo 1 sin 2
S Ui Io Ui 2
（4-2）
控制角移相范围为0≤≤，晶闸管导通角=–，输出电压 有效值调节范围为（0~Ui）。
这种电路的缺点是随着的增大，电路的功率因数也随之降
根据GB4192-1986标准，双向晶闸管的型号规格为
国产双向晶闸管用KS表示。如型号KS50-10-21表示额定电 流50A，额定电压10级（1000V）断态电压临界上升率du/dt 为2级（不小于200V/ μs），换向电流临界下降率di/dt为1级 （不小于1％IT(RMS)）的双向晶闸管。
Io max
Ui
R2 L 2
（4-7）
为分析方便，设晶闸管电流的有效值IVT的标幺值为I*VT
低。
2.感性负载
图4-15 单相交流调压电路 感性负载电路
图4-16 单相交流调压电路 感性负载波形图
当时，电流不连续。
L dio dt
Rio
2Ui sint
交流输出电压uo的有效值Uo与触发角的关系为
（4-3）
Uo
1
2Ui
s in t
2
d
t
Ui
sin 2 sin(2 2 )
（2）KC06集成触发器
图4-9 KC06应用电路
R1 51k R2 10k R3 100k R4 30 R5 47 k R6 27 R7 39 k R8 68k RP1 100k C1 0.47μF C2 0.01μF C3 0.1μF VD 2CZ82C VT KS50A
4.1.3双向晶闸管简易测试
4．双向晶闸管主要参数选择
（1）额定通态电流IT(RMS)的选择 （2）额定电压UTn的选择 （3）换向能力du/dt的选择
4.1.2双向晶闸管的触发电路
1．简易触发电路 双向晶闸管的简易触发电路如图4-5所示。 图(a)为简单有级交流调压电路。 图(b)为采用触发二极管的交流调压电路。 图(c)电路中增设R2 、R1、 C2。目前生产的双 向晶间管，不少已经把VD与VT集成在一起，门极 经过双向触发管引出．使用时更方便。 图 (d) 为电动机调速电路。
图4-2 双向晶闸管内部结构、等效电路及图形符号 （a） 内部结构 （b） 等效电路 （c）图形符号
常见的双向晶闸管引脚排列
图4-3 常见双向晶闸管引脚排列
2．双向晶闸管的特 性与参数
双向晶闸管有正反向对 称的伏安特性曲线。正 向部分位于第Ⅰ象限， 反向部分位于第Ⅲ象限。
图4-4 双向晶闸管伏安特性
双向晶闸管的主要参数中只有额定电流与普通 晶闸管有所不同，其他参数定义相似。由于双向晶 闸管工作在交流电路中，正反向电流都可以流过， 所以它的额定电流不用平均值而是用有效值来表示。
用IT(RMS)表示。 双向晶闸管额定电流IT(RMS)与普通晶闸管额定电
流IT(AV)之间的换算关系式为
I T(AV)
2
I T(RMS)
0.45 I T(RMS)
以此推算，一个100A的双向晶闸管与两个反并 联45A的普通晶闸管电流容量相等。
表4-1 双向晶闸管的主要参数
3．双向晶闸管的触发方式
双向晶闸管正反两个方向都能导通，门极加正负电 压都能触发。主电压与触发电压相互配合，可以得 到四种触发方式：
（1）Ⅰ+触发方式 （2）Ⅰ−触发方式 （3）Ⅲ+触发方式 （4）Ⅲ−触发方式 由于双向晶闸管的内部结构原因，四种触发方式中 灵敏度不相同，以Ⅲ+触发方式灵敏度最低，使用时 要尽量避开，常采用的触发方式为Ⅰ+和Ⅲ−。
2
负载电流io的有效值Io为
（4-4）
Io
1
io 2 d
t
2U i
R2 L2
sin cos(2 cos
)
2Io maxIV（*T 4-5）
晶闸管电流的有效值IVT为
IVT
1 2
Io
2Ui
R2 L2
sin cos(2 )
cos
2I
o
m
I*
ax VT
（4-6）
晶闸管电流的最大值Iomax(=0时) 为