交流调压及斩波电路分解
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？。
5-4-斩波调压是如何实现的
斩控调压是如何实现的斩控交流调压电路作原
◆斩控交流调压电路工作原理
◆斩控调压电路的优点
◆相控调压电路的缺陷
☞深控时，功率因数很低。
控时功率数很低
☞谐波含量很高。
◆能不能找到很好的解决方案？
◆斩控式交流调压电路的基本原理
☞一般采用
般采用全控型器件作为开关器件
☞基本原理和直流斩波电路有类似之处
正半周和负半周分别有斩波器件和续流器件☞u
1
正半周和负半周，分别有斩波器件和续流器件
☞设斩波器件（V
1或V
2
）导通时间为t
on
，开关周期为T，改变可调节输出电压
则导通比α=t
on
/T，改变α可调节输出电压，斩波控制有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
波控制用V V 1
VD 1
3给负载电
流提供续流通
道
R i 1
V VD V VD
◆注意：调节占空比可
斩控式单相交流调压器的特性
（电阻负载时）改变输出电压有效值
☞电源电流的基波分量和电
源电压同相位，即位移因数
为1。
☞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。
有缘学习更多＋谓ｙｇｄ３０７６考证资料或关注桃报：奉献教育（店铺）
本节要点
1、斩控调压电路原理
掌握控制方法
2、分析斩控调压的输出波形
输出电压的调整过程3、斩控调压的优点。
单相斩控式交流调压电路设计
单相斩控式交流调压电路设计概述单相斩控式交流调压电路的设计用于对交流电源进行调压控制，使输出电压能够稳定在需求范围内。
本文将对该调压电路的设计原理、电路构成、工作原理以及参数选取等进行全面详细的探讨。
设计原理单相斩控式交流调压电路的设计原理基于斩波调压技术，通过控制晶闸管的导通时间来改变输出电压的大小。
其基本思想是在每个交流周期的一定时刻截止半导体器件的导通，从而将源电压锯齿状的波形转换为脉宽调制形式，通过改变脉宽来调节输出电压。
电路构成单相斩控式交流调压电路主要由以下几个部分构成：输入滤波电路输入滤波电路主要用于对输入电压进行平滑滤波，降低谐波成分，获得稳定的直流电压。
常用的输入滤波电路包括电容滤波电路和电感滤波电路。
斩波电路斩波电路是单相斩控式交流调压电路的核心部分，用于将交流电压转换为可调的脉冲电压。
斩波电路一般由晶闸管、二极管以及继电器等组成。
控制电路控制电路用于生成脉宽调制信号，对晶闸管的导通时间进行控制，从而实现输出电压的调节。
一般采用微处理器或者模拟控制电路来生成控制信号。
输出滤波电路输出滤波电路主要用于对输出脉冲进行滤波平滑，得到稳定的直流输出电压。
常用的输出滤波电路包括电感滤波电路和电容滤波电路。
工作原理单相斩控式交流调压电路的工作原理如下：1.输入电压经过输入滤波电路进行滤波后，进入斩波电路。
2.斩波电路将交流电压转换为可调的脉冲电压，通过控制电路的控制信号对晶闸管进行导通和截止控制，改变输出脉冲的脉宽。
3.输出脉冲经过输出滤波电路进行滤波平滑后，得到稳定的直流输出电压。
参数选取在设计单相斩控式交流调压电路时，需要选取合适的参数来保证电路的稳定性和性能。
主要包括以下几个方面：输入电压范围根据实际应用情况选择合适的输入电压范围，通常是根据供电网络的标准电压范围来确定。
输出电压范围根据需求确定输出电压的范围，确保设计的电路可以满足实际需求。
控制信号频率控制信号频率越高，调压速度越快，但也会增加电路的复杂度和功耗。
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。
单相斩控式交流调压电路设计
单相斩控式交流调压电路设计单相斩控式交流调压电路是一种常见的电路设计，它可以将交流电源的电压进行调节，使其符合特定的要求。
本文将介绍单相斩控式交流调压电路的原理、设计和应用。
一、原理单相斩控式交流调压电路的原理是利用斩波器对交流电源进行控制，从而实现电压的调节。
斩波器是一种电子元件，它可以将交流电源的正半周或负半周进行截取，从而得到一个脉冲信号。
这个脉冲信号的宽度可以通过控制斩波器的导通时间来进行调节，从而实现对电压的控制。
在单相斩控式交流调压电路中，斩波器通常采用晶闸管或场效应管。
当斩波器导通时，交流电源的电流会通过斩波器流入负载，从而使负载得到电源的供电。
当斩波器截止时，电源的电流就会被截断，负载也就不再得到电源的供电。
通过不断地重复这个过程，就可以实现对电压的调节。
二、设计单相斩控式交流调压电路的设计需要考虑多个因素，包括电源电压、负载电流、斩波器的选择和控制电路的设计等。
下面将分别介绍这些因素的设计要点。
1. 电源电压电源电压是单相斩控式交流调压电路设计的重要参数，它决定了电路的输出电压范围和负载能力。
一般来说，电源电压越高，输出电压范围就越大，负载能力也就越强。
但是，电源电压过高也会增加电路的复杂度和成本，因此需要根据实际需求进行选择。
2. 负载电流负载电流是单相斩控式交流调压电路设计的另一个重要参数，它决定了电路的输出功率和稳定性。
一般来说，负载电流越大，输出功率就越高，但是电路的稳定性也会受到影响。
因此，在设计电路时需要根据负载的实际需求进行选择。
3. 斩波器的选择斩波器是单相斩控式交流调压电路中最关键的元件之一，它的选择直接影响到电路的性能和稳定性。
一般来说，晶闸管和场效应管是常用的斩波器，它们具有导通压降低、响应速度快等优点。
但是，晶闸管的控制电路比较复杂，而场效应管的价格较高，因此需要根据实际需求进行选择。
4. 控制电路的设计控制电路是单相斩控式交流调压电路中另一个重要的设计要素，它负责控制斩波器的导通和截止。
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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u
W
～
W
VT2
VT5 R
0
t1
t2
t3
t
首先确定电路中门极起始 控制点，把图中的晶闸管看成 二极管，可以看出，在电阻负 载时，从相电压过零时刻开始， 相应的二极管就导通。因此，α ＝0的点应定在各相电压过零点， 不论单相还是三相调压器，都 是从相电压由负变正的零点处 开始计算α的，这一点与三相桥 式整流电路不同。
大电流或高压小电流负载常用这种方法。采用这种方法，可使变
压器二次侧的整流装置避免采用晶闸管，只需用二极管，而且可 控级仅在一次侧，从而简化结构，降低成本。交流调压器与常规 的调压变压器相比，它的体积和重量都要小得多。交流调压器的 输出仍是交流电压，它不是正弦波形，其谐波分量较大，功率因 数也较低。 交流调压器的晶闸管控制通常有两种方法：
VT1
i0
VT2 u0 R
iG1
iG2 i0
α
晶闸管 导通角
在一个晶闸管导通时，它的管压降 为另一个晶闸管的反向电压而使其截止。 U0 于是在一个晶闸管导通时，电路工作情 况和单相半波整流时相同。负载电流i0 uAK1 的 表达式为微分方程式之解。
θ
α α
L di0/dt + Ri0 = √2U1Sin ωt
一、负载按 YN 联结的三相交流调压器电路
VT1
U
VT4 VT3 VT5
R
R R iN
V
W N
VT6
VT2
该电路各相通过零线自成回路， 它相当于三只单相晶闸管交流调压器 的组合。电路中晶闸管承受的电压和 电流就是接于相电压的单相调压器需 要考虑的数值，该电路的缺陷是在零 线中三次谐波电流很大。由于三次谐 波属于零序分量，它在零线中的电流 值为各相三次谐波电流值的代数和。
各相电流波形出现缺口，表明在这段时间内 该晶闸管关断，相电流为零，造成三项电流
W N
VT2
iN
不平衡，有iN流过零线
二、用三对反并联晶闸管接成的
—— uU
～
U VT1
三相三线交流调压电路
R R
uV
N
VT4
V VT6
VT3
～
uW
～
W
VT2
VT5 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，与三相全控 O 桥整流电路一样，应采用宽脉冲或 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
当控制角为90度时，零线电流近似额定相电流，所以
零线的导线面积要求与相线的一致。另外，选用该电流还 必须考虑电源变压器的零线是否允许通过这个相当于额定 负载相电流的电流值。
VT1
U
VT4 VT3
R R R
V
VT6 VT5
各晶闸管门极的触发脉冲，同相 间两管的触发脉冲应互差180度，三 相间的同方向晶闸管的触发脉冲要互 差120 度。当控制角为零时，如同三 相交流电路的 YN 联结，各相电压、 电流对称，各相都有一个晶闸管导通， 故零线电压 iN ＝0。随着控制角增大，
另一个晶闸管导通时，情况完全 相同，只是i0相差180°。与单相半波 整流不同的是，现在有两个晶闸管， 分别在电源电压的正、负半周工作， 所以每个晶闸管的导通角不可能大于 180°，而单相半波整流电路时，视 不同的φ，θ可大于180°。
第二节 三相交流调压电路
在大功率或者为某些三相负载控制方式时，通常采用三 相交流调压器。三相交流调压器接线形式很多，各有其特点， 其技术经济指标都不相同，把主要接线形式分述如下
功率因数
COS φ = [U0I0] / [U1I0] = U0/U1
二、电阻—电感负载
R—L负载是交流调压器最 一般化的负载。 针对交流调压器， 两只晶闸管门极的起 应附加导通角小于或等 始控制点应分别定在电源电压每 于180度的条件。 个半周的起始点，α的最大范围 是0＜ α＜π 。正、负半周有相同 的α角。 u1 u1
上一章重点内容复习
什么是电压型和电流型逆变电路？各有何特点？
答：按照逆变电路直流侧电源
性质分类，直流侧为电压源的逆变
电路称为电压型逆变电路，直流侧
为电流源的逆变电路称为电流型逆
变电路。
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
用晶闸管组成的交流电压控制电路，可以方便地调节输出电
压的有效值。可用于电炉温控、灯光调节、异步电动机的起动和 调速等，也可用作调节整流变压器一次侧电压，其二次侧为低压
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 单相交流调压器的工作情况与它的负载性质有关。
位控制的交流调压器，先阐述作为基础的单相交流调压器。
一、电阻性负载
VT1 i0 u1 u0 i0 VT2 u0 R
晶闸管VT1和VT2反并联连 接，或采用双向晶闸管VT与负 载电阻连接到交流电源u1上。当
电源电压正半周时触发VT1，负
半周触发VT2，形同一个无触点 的开关，允许频繁操作，因为无
电弧，寿命特长。若正负半周以
同样的移项角α触发VT1和VT2， 则负载电压的有效值可以随α角
α
而改变，实现交流调压，晶闸管
电流的平均值、有效值；负载电 压上的有效值和该调压器的功率 因数表达式分别为：
晶闸管单相交流调压电路及波形
晶闸管电流平均值
IdT = √2U1/2πR（1+COSα）
晶闸管电流有效值
IT =随着 U1/R √ 1/2（1－α/π+Sin2 α/2 π） α 的逐渐增大，电
阻R上的电压有效值U0逐 负载R上电压有效值 U0 = U1√α 1/= 2π πSin2 α+[π － α]/ π 渐减小。当 时， U0等 于零，因此单相交流调压 U1为输 器对电阻性负载，其电压 入交流 可调范围为0～U1，控制角 电压的 负载R上的电流有效值 I0= U0 /R α的移项范围为 有效值 0≤ α≤ π。
uUV
2 2Usint uVW 2U sin( t 3 ) 4 uWU 2U sin( t ) 3
晶闸管导通区间 VT1 VT2 VT3 VT5 VT6 u2
α=0
uU
VT1 VT2 N ～
U
VT4
VT1
R
uV
～
V
VT6
VT3
R
O
VT4 VT5 VT6 uu uv uw
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
缺点是输出电压或功率调节不平滑。
电路简单，功率因数高，适用于有较大的时间常数的负载，
② 相位控制。它是使晶闸管在电源电压每一周期中、