《單相相控整流電路》課件

單相相控整流電路相控整流電路是一種利用可控硅等半導(dǎo)體器件來(lái)控制整流電流的電路，可用于各種應(yīng)用。課程導(dǎo)入電子元件電氣和電子設(shè)備中使用許多電子元件。學(xué)習(xí)相控整流電路需要了解這些元件的功能和工作原理。電力變壓器變壓器用于將高壓交流電轉(zhuǎn)換為低壓交流電，在相控整流電路中發(fā)揮著重要作用?？煽毓杩煽毓枋且环N半導(dǎo)體器件，在相控整流電路中用作控制開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電流的調(diào)節(jié)。單相半波整流電路單相半波整流電路是一種最簡(jiǎn)單的整流電路，它使用一個(gè)二極管作為整流元件，將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。電路工作原理是利用二極管的單向?qū)ㄌ匦?，使交流電的正半周電流通過(guò)二極管，負(fù)半周電流被阻斷。單相半波整流電路的特點(diǎn)輸出電壓波動(dòng)大半波整流電路僅利用交流電的半個(gè)周期進(jìn)行整流，因此輸出電壓存在較大的波動(dòng)。電流利用率低由于僅利用半個(gè)周期，電流利用率較低，效率不高，輸出電流不連續(xù)，存在脈動(dòng)。電路簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，適合低功率應(yīng)用，但對(duì)于高功率應(yīng)用，輸出電壓和電流波動(dòng)較大，不適用。濾波要求高由于輸出電壓波動(dòng)大，需要增加濾波電路，提高輸出電壓質(zhì)量，增加電路復(fù)雜度。單相半波整流電路的性能指標(biāo)單相半波整流電路的性能指標(biāo)包括整流效率、功率因數(shù)、紋波系數(shù)、輸出電壓、輸出電流等。這些指標(biāo)是衡量整流電路性能的重要指標(biāo)。單相半波整流電路的應(yīng)用單相半波整流電路用于將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，常用于電源供電，例如電池充電器、直流電機(jī)等。該電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低，適用于負(fù)載電流較小的場(chǎng)合，例如小型電子設(shè)備、儀器等。單相全波整流電路單相全波整流電路使用兩個(gè)二極管，分別接在交流電的正負(fù)半周，將交流電轉(zhuǎn)換成直流電。單相全波整流電路的輸出電壓為交流電峰值的0.9倍，輸出電流為交流電峰值的0.45倍。單相全波整流電路的特點(diǎn)11.輸出電壓較高單相全波整流電路比單相半波整流電路的輸出電壓更高，因?yàn)樵诿總€(gè)半周期中，都有一個(gè)二極管導(dǎo)通，輸出電壓有效值也更高。22.輸出電流平滑單相全波整流電路的輸出電流波動(dòng)較小，因?yàn)閮蓚€(gè)二極管交替導(dǎo)通，使輸出電流的平均值更高，且波動(dòng)更小。33.電路效率高單相全波整流電路的效率更高，因?yàn)槊總€(gè)二極管的導(dǎo)通時(shí)間更長(zhǎng)，導(dǎo)通損耗更低。44.應(yīng)用廣泛?jiǎn)蜗嗳ㄕ麟娐窇?yīng)用廣泛，例如在電源供應(yīng)器、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電池充電等領(lǐng)域。單相全波整流電路的性能指標(biāo)指標(biāo)性能輸出電壓高于單相半波整流電路輸出電流比單相半波整流電路更大電流紋波系數(shù)更小效率較高功率因數(shù)接近于1單相全波整流電路的應(yīng)用充電器廣泛應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備充電器，提供直流電為電池充電。直流電源為各種設(shè)備提供穩(wěn)定的直流電源，例如電腦、服務(wù)器、醫(yī)療設(shè)備等。電焊機(jī)將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，為電焊機(jī)提供所需的焊接電流。直流電機(jī)為直流電機(jī)提供直流電源，例如電動(dòng)汽車、電動(dòng)工具等。單相全橋整流電路單相全橋整流電路是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電的電路，它由四個(gè)二極管組成橋式結(jié)構(gòu)，能夠?qū)⒔涣麟姷恼?fù)半周都進(jìn)行整流。相比于半波整流電路，全橋整流電路能夠獲得更高的直流電壓輸出和更小的紋波。全橋整流電路在各種電子設(shè)備中都有廣泛應(yīng)用，例如電源適配器、充電器、逆變器等。單相全橋整流電路的特點(diǎn)輸出電壓穩(wěn)定單相全橋整流電路可以有效地將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，輸出電壓較為穩(wěn)定。效率高該電路的效率較高，可以將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，并最大程度地減少能量損失。電流穩(wěn)定單相全橋整流電路輸出電流穩(wěn)定，適用于各種應(yīng)用場(chǎng)景，例如電源供應(yīng)器和充電器。應(yīng)用廣泛由于其穩(wěn)定性和效率的特點(diǎn)，單相全橋整流電路在工業(yè)和消費(fèi)電子產(chǎn)品中被廣泛應(yīng)用。單相全橋整流電路的性能指標(biāo)單相全橋整流電路具有高效率、低紋波、高功率因數(shù)等優(yōu)點(diǎn)，是應(yīng)用最廣泛的整流電路之一。90%效率單相全橋整流電路的效率通常可達(dá)90%，遠(yuǎn)高于其他類型的整流電路。1%紋波單相全橋整流電路的輸出電壓紋波較小，通常低于1%，保證了輸出電壓的穩(wěn)定性。0.9功率因數(shù)單相全橋整流電路的功率因數(shù)接近于1，能夠有效地提高電力系統(tǒng)的效率。10K電流單相全橋整流電路能夠承受較大的電流，適合應(yīng)用于高功率場(chǎng)合。單相全橋整流電路的應(yīng)用1直流電源單相全橋整流電路可將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，廣泛應(yīng)用于各種直流電源系統(tǒng)中。2電機(jī)控制該電路可提供穩(wěn)定的直流電壓，用于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、家用電器等領(lǐng)域。3焊接設(shè)備焊接設(shè)備需要穩(wěn)定的直流電流，單相全橋整流電路可提供所需的直流電源。4充電器手機(jī)、筆記本電腦等電子設(shè)備的充電器，通常采用單相全橋整流電路來(lái)提供直流充電電壓。相控單相整流電路相控整流電路利用可控硅等半導(dǎo)體器件控制電流的方向，調(diào)節(jié)輸出電壓和電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電源的控制。相控整流電路廣泛應(yīng)用于電力電子技術(shù)領(lǐng)域，例如電源控制、電機(jī)調(diào)速、電焊機(jī)等。相控單相整流電路的特點(diǎn)可控性通過(guò)控制觸發(fā)角，可以調(diào)節(jié)輸出直流電壓的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流負(fù)載的控制。效率高相控整流電路的效率較高，一般可達(dá)到85%以上。功率因數(shù)低由于電流和電壓之間存在相位差，導(dǎo)致功率因數(shù)較低，通常需要采取措施提高功率因數(shù)。諧波污染相控整流電路會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成污染，需要采取措施抑制諧波。相控單相整流電路的性能指標(biāo)電壓調(diào)節(jié)率反映負(fù)載變化時(shí)輸出電壓的變化程度。電流紋波率則反映輸出電流的穩(wěn)定性。功率因數(shù)是指電路的有功功率與視在功率之比，反映電路的能量利用率。相控單相整流電路的應(yīng)用焊接相控整流電路用于控制焊接電流，提供穩(wěn)定的焊接電源。電機(jī)控制相控整流電路可用于調(diào)速電機(jī)，調(diào)節(jié)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩。電池充電相控整流電路可用于電池充電器，控制充電電流和電壓。加熱器相控整流電路可用于控制加熱器的功率，調(diào)節(jié)加熱溫度。相控整流電路的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)高效節(jié)能，可調(diào)節(jié)輸出電壓和電流，控制精度高，應(yīng)用廣泛缺點(diǎn)體積較大，成本較高，存在諧波污染，可靠性相對(duì)較低相控整流電路的控制方式相位控制通過(guò)改變觸發(fā)脈沖的相位角來(lái)控制整流輸出電壓和電流的大小，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的功率控制。電流控制通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電流的大小來(lái)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的相位角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電流的穩(wěn)定控制。電壓控制通過(guò)檢測(cè)負(fù)載電壓的大小來(lái)調(diào)節(jié)觸發(fā)脈沖的相位角，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載電壓的穩(wěn)定控制。相控整流電路的控制原理1觸發(fā)脈沖控制觸發(fā)脈沖控制可控硅導(dǎo)通和關(guān)斷2相位角控制控制觸發(fā)脈沖相位角改變輸出電壓3電流反饋控制根據(jù)負(fù)載電流調(diào)節(jié)觸發(fā)角穩(wěn)定輸出相控整流電路通過(guò)改變觸發(fā)脈沖相位角來(lái)控制整流輸出電壓，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)負(fù)載的功率調(diào)節(jié)。相控整流電路的電壓調(diào)節(jié)分析相控整流電路的電壓調(diào)節(jié)是指通過(guò)改變觸發(fā)角來(lái)控制輸出電壓的大小。觸發(fā)角越大，輸出電壓越低，反之則越高。180°最大輸出電壓等于交流輸入電壓的峰值0°最小輸出電壓等于交流輸入電壓的平均值相控整流電路的電流調(diào)節(jié)分析電流調(diào)節(jié)控制方法特點(diǎn)控制觸發(fā)角通過(guò)改變觸發(fā)角來(lái)調(diào)節(jié)輸出電流簡(jiǎn)單易行，但會(huì)產(chǎn)生諧波電流反饋控制利用電流傳感器反饋控制觸發(fā)角穩(wěn)定性高，可提高功率因數(shù)脈沖寬度調(diào)制通過(guò)改變脈沖寬度來(lái)調(diào)節(jié)輸出電流效率高，可減少諧波相控整流電路的功率因數(shù)分析相控整流電路的功率因數(shù)取決于負(fù)載類型和控制角。由于相控整流電路的電流波形為非正弦波形，因此功率因數(shù)通常較低。負(fù)載類型，如電阻性負(fù)載、感性負(fù)載和電容性負(fù)載，會(huì)影響功率因數(shù)?？刂平且灿绊懝β室驍?shù)，當(dāng)控制角增加時(shí)，功率因數(shù)降低。功率因數(shù)分析有助于優(yōu)化相控整流電路的效率。相控整流電路的諧波分析相控整流電路會(huì)產(chǎn)生大量的諧波電流，這些諧波電流會(huì)影響電網(wǎng)的質(zhì)量，并對(duì)其他設(shè)備造成干擾。因此，在設(shè)計(jì)相控整流電路時(shí)，需要對(duì)諧波進(jìn)行分析和控制。諧波分析的主要內(nèi)容包括：諧波電流的幅值、相位和頻率。諧波電流的幅值取決于相控整流電路的控制方式、負(fù)載類型和電網(wǎng)參數(shù)。諧波電流的相位取決于相控整流電路的觸發(fā)角。諧波電流的頻率是基本頻率的整數(shù)倍。55次諧波電流占主導(dǎo)地位77次諧波電流的幅值通常小于5次諧波電流1111次諧波電流的幅值通常小于5次諧波電流1313次諧波電流的幅值通常小于5次諧波電流諧波電流的分析結(jié)果可以用來(lái)評(píng)估相控整流電路對(duì)電網(wǎng)的影響程度，并采取相應(yīng)的措施來(lái)減少諧波電流的產(chǎn)生。相控整流電路的應(yīng)用案例電機(jī)調(diào)速相控整流電路可以用于控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。焊接相控整流電路可用于焊接電源，控制焊接電流。工業(yè)自動(dòng)化相控整流電路應(yīng)用于自動(dòng)化系統(tǒng)，控制電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)?？煽毓璧姆诸惣疤攸c(diǎn)芯片式可控硅體積小，集成度高，便于安裝和使用，但價(jià)格較高。模組式可控硅具有較高的電流容量和電壓承受能力，適用于大功率應(yīng)用。TO封裝可控硅采用TO-220、TO-3P等封裝形式，成本較低，應(yīng)用廣泛?？煽毓璧倪x型及參數(shù)額定電流選擇可控硅時(shí)，應(yīng)考慮額定電流是否滿足電路要求。額定電流過(guò)低會(huì)導(dǎo)致可控硅過(guò)載，甚至損壞。額定電壓可控硅的額定電壓應(yīng)大于電路工作電壓。額定電壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致可控硅擊穿，影響電路正常工作。觸發(fā)電流觸發(fā)電流是指使可控硅導(dǎo)通所需的最小電流。觸發(fā)電流過(guò)高會(huì)導(dǎo)致可控硅無(wú)法正常觸發(fā)。關(guān)斷電壓關(guān)斷電壓是指使可控硅關(guān)斷所需的最小反向電壓。關(guān)斷電壓過(guò)低會(huì)導(dǎo)致可控硅無(wú)法正常關(guān)斷。課程小結(jié)11.相控整流電路基礎(chǔ)回顧單相相控整流電路的分類、工作原理和性能指標(biāo)。22.相控整流電路控制了解相控整流電路的控制方式、控制