电力电子技术13春

1、下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录GSDBECGEC下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 P1P2N1N2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录P1P2N1N2K GAPPNNNPAGKKA T2T1_P2N1N2IGIAP1N1P2IKG下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录

2、 在极短时间内使两个在极短时间内使两个三极管均饱和导通，此三极管均饱和导通，此过程称触发导通。过程称触发导通。G2Bii 1BG22Ciii 2C11Cii 2BG21ii EA+_R T1T2EG_+G21iG2iGi2Bi下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录EA+_R T1T2EG2BiG2iGiG21i_+G2Bii 1BG22Ciii 2C11Cii 2BG21ii G下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 必须使可控硅阳极电流减小，直到必须使可控硅阳极电流减小，直到正反馈正反馈效效应不能维持。应不能维持。 将阳极电源断开或者在晶闸管的将阳极电源断开或者在

3、晶闸管的下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录URRMUFRMIG2 IG1 IG0 UBRIFUBOIHOUIIG0IG1IG2正向平均电流正向平均电流曲曲线线)(UfI 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录UDRM 晶闸管晶闸管控制极开路且正向阻断情况下控制极开路且正向阻断情况下, ,可以重复可以重复加在加在晶闸管晶闸管两端的正向峰值电压。两端的正向峰值电压。 一般一般UDRM 比正向转折电压比正向转折电压UBO低低100V 。URRM 晶闸管晶闸管控制极开路时控制极开路时, ,可以重复加在可以重复加在晶闸管晶闸管两端两端的反向峰值电压。的反向峰值电压。 一般

4、一般URRM 比反向转折电压比反向转折电压| |UBO|低低100V 。 环境温度为环境温度为40C及及标准散热条件下，标准散热条件下，晶闸管处晶闸管处于于全导通时全导通时可以连续通过的工频正弦半波电流的平可以连续通过的工频正弦半波电流的平均值。均值。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录)(sin21m0FIttdIIm IFt 2 i如果正弦半波电流的最大值为如果正弦半波电流的最大值为Im, 则则普通晶闸管普通晶闸管IF为为1A 1000A。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录额定电压额定电压, ,用百位或千位数表用百位或千位数表示示取取UFRM或或URRM较

5、小者较小者额定正向平均电流额定正向平均电流( (IF)晶闸管晶闸管K P普通型普通型如如KP5-7表示表示额定正向平均电流为额定正向平均电流为5A,额定电压为额定电压为700V。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(a) 结构图结构图(b)GA1PNPNA2NNN(b ) 符号符号TA2GA1下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录t uDO u 负半周，负半周，VaVb，二极，二极管管 1、3 导通，导通，2、4 截止截止 。uouD t tuD1uD3 ut

6、U2U2U2 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录4) 参数计算参数计算LLRURUI9 . 0oo o21DII UU2DRM o11. 1 d) sin(2122mIttII ) d( sin21ttU U0.9 oU下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 (1) 输出直流电压高；输出直流电压高； (2) 脉动较小；脉动较小； (3) 二极管承受的最大反向电压较低；二极管承受的最大反向电压较低； (4) 电源变压器得到充分利用。电源变压器得到充分利用。 目前，半导体器件厂已将整流二极目前，半导体器件厂已将整流二极管封装在一起，制成单相及三相整流管封装在一起，制

7、成单相及三相整流桥模块，这些模块只有输入交流和输桥模块，这些模块只有输入交流和输出直流引线。减少接线，提高了可靠出直流引线。减少接线，提高了可靠性，使用起来非常方便。性，使用起来非常方便。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220V，负载电阻负载电阻 RL = 50 ，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。的变比和容量，并选择二极管。V 1119 . 01009 . 0o UU A122121oD IIV 1

8、7212222DRM UU A250110Loo RUI 考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器考虑到变压器副绕组及二极管上的压降，变压器副边电压一般应高出副边电压一般应高出 5%10%，即取，即取 U = 1.1 111 122 V下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例例1：单相桥式整流电路，已知交流电网电压为单相桥式整流电路，已知交流电网电压为 220 V，负载电阻，负载电阻 RL = 50 ，负载电压，负载电压Uo=100V，试求变压器的变比和容量，并选择二极管。试求变压器的变比和容量，并选择二极管。81122220 .K 变比变比 I = 1.11 Io= 2 1.

9、11 = 2. 2 A S = U I = 122 2.2 = 207. 8 V A变压器副边电压变压器副边电压 U 122 V A1D IV 172DRM U 可选用二极管可选用二极管2CZ11C，其最大整流电流为，其最大整流电流为1A，反向工作峰值电压为反向工作峰值电压为300V。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录uo+_u+_RLD2D4 D1D3当当D2或或D4断开后断开后 电路为单相半波整流电路。正半周时，电路为单相半波整流电路。正半周时，D1和和D3导导通，负载中有电流通，负载中有电流过，负载电压过，负载电压uo o= =u；负半周时，；负半周时，D1和和D3截止

10、，负载中无电流通截止，负载中无电流通过，负载两端无电压，过，负载两端无电压， uo o =0=0。 uo u 2 34tt234oo下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 则正半周时，二极管则正半周时，二极管D1、D4或或D2、D3导通，电流导通，电流经经D1、D4或或D2、D3而造成电源短路，电流很大，因而造成电源短路，电流很大，因此变压器及此变压器及D1、D4或或D2、D3将被烧坏。将被烧坏。 则正半周时，情况与则正半周时，情况与D2或或D4接反类似，电源及接反类似，电源及D1或或D3也将因电流过大而烧坏。也将因电流过大而烧坏。uo+_u+_RLD2D4 D1 D3下一页下一

11、页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录共阴极组中阳极电位最高的二极管导通；共阴极组中阳极电位最高的二极管导通； D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o 三相变压器原绕组接成三三相变压器原绕组接成三角形，副绕组接成星形角形，副绕组接成星形共阳极组共阳极组共阴极组共阴极组下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 在在 t1 t2 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，D1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中b点电位最低，点电位最低，D4 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压u

12、ouaubuC2 t uoott1t2t3t4t5t6t7t8t9下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 在在 t2 t3 期间期间共阴极组中共阴极组中a点电位最高，点电位最高，D1 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中c点电位最低，点电位最低，D6 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 在在 t3 t4 期间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高，D3 导通；导通； 共阳极组中

13、共阳极组中c点电位最低，点电位最低，D6 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 在在 t4 t5 期间期间共阴极组中共阴极组中b点电位最高，点电位最高，D3 导通；导通； 共阳极组中共阳极组中a点电位最低，点电位最低，D2 导通。导通。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io Cbau+ o负载电压负载电压变压器副边电压变压器副边电压uouaubuC2 t t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto

14、下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录t1t2t3t4t5t6t7t8t9uoto 在一个周期中，每个二极在一个周期中，每个二极管只有三分之一的时间导管只有三分之一的时间导通（导通角为通（导通角为120）。）。 D1RLuoD6 D3D5D4D2io cbau+ o变压器副边电压变压器副边电压负载电压负载电压uouaubuC2 t 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录LL34. 2oRURUI o31DII UU23DRM ) )d(30 sin(231ab26ttU UU2.34 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(1) 。uuu T,0O。0

15、,TO uuu+T下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 tguO t1 2 。uuu T , 0O:1t 。0T,O uuu tuO晶晶闸闸管管不不导导通通。,00g1 ut t 。uuu T,0O下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 tguO tOuO 控制角控制角 t1 tuO t22 tTuO导通角导通角下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 d21OtuU )d(sin221ttU 2cos145. 0LLOO RURUI2cos145. 0 U下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 O+TLeL下一页下一页返回返回上一页上一

16、页退出退出章目录章目录 tguO tOuO t1 tuO t22 tTuO 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录O+LTD+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 tguOiL tOu tuO tTuO 2 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录aRLD2T1b+T1T2RLuOD1D2+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录bRLD1T2a+T1T2RLuOD1D2+下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 tguO tOu tuO tTuO2 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 d1OtuU )d(si

17、n21ttUU 2cos19 . 0LO RURUI2cos19 . 0 U下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录两种常用可控整流电路两种常用可控整流电路电路电路特点特点1. 该电路只用一只晶闸管，且其上无反该电路只用一只晶闸管，且其上无反 向电压。向电压。2. 晶闸管和负载上的电流相同。晶闸管和负载上的电流相同。(1)uTD2D4uORL+-+-下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录电路电路特点特点 1. 电路接入电感性负载时，二极管电路接入电感性负载时，二极管D1、D2起起 续流作用。续流作用。2. 由于由于T1的阳极和的阳极和T2的阴极相连，两管控制的阴极相连

18、，两管控制 极必须加独立的触发信号。极必须加独立的触发信号。(2)T1T2D1D2uuORL+-+-下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录NPPN结结N型硅片型硅片下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录2B1B1BBB1BRRRUU BBBB2B1BUURR 分压比分压比( (0.5 0.9) )UBB+_+_RP+_+_RERB1RB2AUBB+_RP+_+_RE下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(3) 维持单结管导通的最小维持单结管导通的最小 电压、电流。电压、电流。 单结管由截止变导通单结管由截止变导通 所需发射极电压所需发射极电压。IpIV

19、V截止区截止区P下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 (3) 不同单结晶体管的谷点电压不同单结晶体管的谷点电压谷点电流谷点电流都都 比一样。谷点电压大约在比一样。谷点电压大约在2 5V之间。常选用之间。常选用 稍大一些，稍大一些， 稍小的单结晶体管，以增大输稍小的单结晶体管，以增大输 出脉冲幅度和移相范围。出脉冲幅度和移相范围。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录UVugg下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录。uV下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录RLR1R2RPCRuZT1D

20、1D2T2u2+C+R下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录U2MU2MuOuuRu2+uO+uZ下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录UZUP-UDR1R2RPCCRuZuLuguCuVUpRLT1D1D2T2下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，交流电压经整流电路整流后输出的是脉动直流，其中既有直流成份又有交流成份。其中既有直流成份又有交流成份。滤波电路利用储能元件电容两端的电滤波电路利用储能元件电容两端的电压压(或通过电感中的电流或通过电感中的电流)不能突变的特性不能突变的特性, 滤掉整流滤掉整流电路输

21、出电压中的交流成份，保留其直流成份，达电路输出电压中的交流成份，保留其直流成份，达到平滑输出电压波形的目的。到平滑输出电压波形的目的。 方法：方法：将电容与负载将电容与负载RL并联并联( (或将电感与负载或将电感与负载RL串串联联) )。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 u uC时，二极管导通，时，二极管导通，电源在给负载电源在给负载RL供电的供电的同时也给电容充电，同时也给电容充电， uC 增加，增加，uo= uC 。 CC+Cici +aDuoubRLio= uC 二极管承受的最高反向电压为二极管承受的最高反向电压为 。UU22DRM uoU2U2u tO tO下一页下

22、一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录25)(3LTCR 一般取一般取(1) (1) 输出电压的脉动程度与平均值输出电压的脉动程度与平均值Uo与放电时间与放电时间 常数常数RLC有关。有关。 近似估算取：近似估算取： Uo = 1. 2 U ( 桥式、全波）桥式、全波） Uo = 1. 0 U （半波）半波）U2 为了得到比较平直的输出电压为了得到比较平直的输出电压下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录有电容有电容滤波滤波 无电容滤波无电容滤波0 UooIO 结论结论 因此电容滤波适合于要求因此电容滤波适合于要求输出电压较高、负载电流较输出电压较高、负载电流较小且负载变化较

23、小的场合。小且负载变化较小的场合。 RLC 越大越大O 越高，越高，IO 越越大大整流二极管导通时间越短整流二极管导通时间越短 iD 的峰值电流越大的峰值电流越大。uoU2 tOiD tO下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录例：例： 有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电，要求直流输出电压压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。V 352522DRM UU A075020030212121LOOD.RUII uRLuo+C解：解：

24、25V1.230 21O .UU可选用二极管可选用二极管2CP11IOM =100mA URWM =50V 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 例：例：有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频有一单相桥式整流滤波电路，已知交流电源频率率 f=50Hz，负载电阻，负载电阻 RL = 200 ，要求直流输出电压，要求直流输出电压Uo=30V，选择整流二极管及滤波电容器。，选择整流二极管及滤波电容器。取取 RLC = 5 T/2已知已知RL = 50 S 05. 025015L CR uRLuo+C解：解：2. 选择滤波电容器选择滤波电容器F250F102502000.05 050

25、6L R.C可选用可选用C=250 F，耐压为，耐压为50V的极性电容器的极性电容器下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录L uRLuo+C 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 滤波效果比滤波效果比LC滤波器更好，但滤波器更好，但二极管的冲击电二极管的冲击电流较大。流较大。 比比 形形 LC 滤波滤波器的体积小、成器的体积小、成本低。本低。L uRLuo+C2+C1R uRLu+C2+C1 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录交直流收扩两用机电源交直流收扩两用机电源N1N3C20.047 FD2D3D4D12CZ12A4N2FU23A2000 F

26、/50V+C124VFU11A直流直流24V交流交流220V 如图电源输出电如图电源输出电压为压为24V, 电流为电流为1.8A。变压器副绕组变压器副绕组N3 的电的电压约为压约为20V, C2起抑制起抑制高频干扰作用；副绕高频干扰作用；副绕组组N2的电压为的电压为5.5V，供照明指示灯用。直供照明指示灯用。直流流 24V电池的极性可电池的极性可任意接入。任意接入。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录UO = UZ IR = IO + IZUIUZRL (IO ) IR 设设UI一定，负载一定，负载RL变化变化UO 基本不变基

27、本不变 IR (IRR) 基本不变基本不变 UO (UZ ) IZ +UIRL+CIOUO+uIRRDZIz限流调压限流调压稳压电路稳压电路下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 串联型稳压电路由基准电压、比较放大、取样电串联型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。路和调整元件四部分组成。调整调整元件元件比较比较放大放大基准基准电压电压取样取样电路电路UiTR3UZRLUO +R4+UB+DZ+Uf+R21R 1R R1下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电当由于电源电压或负载电阻的变化使输出电压压UO

28、升高时，有如下稳压过程：升高时，有如下稳压过程：ZUU )(fZuoBUUAU UO Uf UB UO IC UCE 由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳由于引入的是串联电压负反馈，故称串联型稳压电路。压电路。TUO31312f fO O- = - = UURRURRR UiR3UZRL +R4+UB+DZ+Uf+R21R 1R R1下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录1231OBOBZ Z(1)(1)UURRURR UiTR3UZRLUO +R4+UB+DZ+Uf+R21R 1R R1下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录单片集成稳压电源，具有体积小单片集成

29、稳压电源，具有体积小, ,可靠性高可靠性高, ,使使用灵活用灵活, ,价格低廉等优点。价格低廉等优点。最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共最简单的集成稳压电源只有输入，输出和公共引出端引出端,故称之为三端集成稳压器。故称之为三端集成稳压器。1. 分类分类两位数字为输出电压值两位数字为输出电压值三三端端稳稳压压器器输出固定电压输出固定电压输出正电压输出正电压78XX 输出负电压输出负电压79XX （1. 25 37 V 连续可调）连续可调）下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录W7800系列稳压器外形系列稳压器外形1输入端输入端3 公共端公共端2 输出端输出端W7900系列稳压

30、器外形系列稳压器外形1 公共端公共端3输入端输入端2 输出端输出端下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 输出电流超过输出电流超过 1. 5 A（加散热器）（加散热器） 不需要外接元件不需要外接元件 内部有过热保护内部有过热保护 内部有过流保护内部有过流保护 调整管设有安全工作区保护调整管设有安全工作区保护 输出电压容差为输出电压容差为 4% 5V、6V、 9V、12V 、 15V、 18V、 24V等等 。下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 ( 反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波反映当负载电流和环境温度不变时，电网电压波动对稳压电路的影响。动对稳压电路

31、的影响。0 0 o 100oo TIIU% UUUS ( 反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变反映当输入电压和环境温度不变时，输出电流变化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载化时输出电压保持稳定的能力，即稳压电路的带负载能力。能力。00ooI %100 I T UUUS 0.0050.02% 0.11.0%下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录(3) 输出电压输出电压 UO (6) 最大输入电压最大输入电压 UiM (7) 最大功耗最大功耗 PM OMOIMM)(IUUP (4) 最大输出电流最大输出电流 IOM (5) 最小输入、输出电压差最小输入、输出电压差 (Ui -UO ) min 下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录输出为固定正电压时的接法如图所示。输出为固定正电压时的接法如图所示。COW7805CiUi+_+_UO123 0.11 F1 F下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录23220V 24V+C 24V+CW7815Ci+15V123CiW79151COCO 15V1 F1 F0.33 F0.33 F1000 F1000 F下一页下一页返回返回上一页上一页退出退出章目录章目录 COW78XXCiUI+_+_UO123UXXUZRDZ+_+_IO= I2 + IC 当当 IO