5-1 整流电路认知及测量（课件）《新能源汽车电学基础与高压安全）（机工版）

和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 1 整流电路认知及测量 能力模块五 典型电路认知及检测 《新能源汽车电学基础与高压安全》 CONTENTS 目录 01 整流电路的定义 02 整流电路作用原理 03 元件选择 04 相控整流电路 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 整流电路的定义 01 整流电路（rectifying circuit）：把交流电能转换为直流电能的电路。 整流电路 变压器 整流主电路 滤波器 ...... 组成 应用 电解 电镀 直流电动机的调速 发电机的励磁调节 ...... 电镀 变压器 直流电动机 发电机 滤波器 电解 20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。 硅整流二极管 晶闸管 整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 整流电路作用原理 02 整流：就是把交流电变为直流电的过程。利用具有单向导电特性的器件，可以把方向和大小改变的交流电变换为直流电。 电力网供给用户的是交流电，而各种无线电装置需要用直流电。 （一）半波整流电路 半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器B、整流二极管D和负载电阻Rfz组成。变压器把市电电压（多为220伏）变换为所需要的交变电压E2，D再把交流电变换为脉动直流电。 半波整流电路图 （一）半波整流电路 半波整流波形 变压器砍级电压E2，是一个方向和大小都随时间变化的正弦波电压，它的波形如图所示。在0～K时间内，E2为正半周即变压器上端为正下端为负。此时二极管承受正向电压面导通，E2通过它加在负载电阻Rfz上，在π～2π时间内，E2为负半周，变压器次级下端为正；上端为负。这时D承受反向电压，不导通，Rfz，上无电压。在2π～3π时间内，重复0～π时间的过程，而在3π～4π时间内，又重复π～2π时间的过程…这样反复下去，交流电的负半周就被“削”掉了，只有正半周通过Rfz，在Rfz上获得了一个单一右向（上正下负）的电压，如图5-1-2（b）所示，达到了整流的目的，但是，负载电压Usc。以及负载电流的大小还随时间而变化，因此，通常称它为脉动直流。 任务导入 任务实施 学习目标 （二）全波整流电路 如果把整流电路的结构作一些调整，可以得到一种能充分利用电能的全波整流电路。全波整流电路，可以看作是由两个半波整流电路组合成的。变压器次级线圈中间需要引出一个抽头，把次组线圈分成两个对称的绕组，从而引出大小相等但极性相反的两个电压E2a、E2b，构成E2a、D1、Rfz与E2b、D2、Rfz，两个通电回路。 全波整流电路图 获取信息 （二）全波整流电路 全波整流电路的工作原理，可用图所示的波形图说明。在0～π时间内，E2a对Dl为正向电压，D1导通，在Rfz上得到上正下负的电压；E2b对D2为反向电压，D2不导通。在π~2π时间内，E2b对D2为正向电压，D2导通，在Rfz上得到的仍然是上正下负的电压；E2a对D1为反向电压，D1不导通。 全波整流波形 （二）全波整流电路 带平衡电抗器的双反星型可控整流电路带平衡电抗器的双反星形可控整流电路是将整流变压器的两组二次绕组都接成星形，但两组接到晶闸管的同名端相反；两组二次绕组的中性点通过平衡电控器LB连接在一起。 （三）桥式整流电路 桥式整流电路是使用最多的一种整流电路。这种电路，只要增加两只二极管口连接成“桥”式结构，便具有全波整流电路的优点，而同时在一定程度上克服了它的缺点。 桥式整流电路图 （三）桥式整流电路 下图为智能电学套装中的整流桥，它相当于桥式整流电路图中的四只二极管连接起来的功能。 整流桥 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 元件选择 03 需要特别指出的是，二极管作为整流元件，要根据不同的整流方式和负载大小加以选择。如选择不当，则容易不能安全工作，甚至烧了管子；或者大材小用，造成浪费。另外，在高电压或大电流的情况下，如果临时没有承受高电压或整定大电流的整流元件，可以把二极管串联或并联起来使用。 （一）二极管并联 两只二极管并联时，每只分担电路总电流的一半；三只二极管并联时，每只分担电路总电流的三分之一。总之，有几只二极管并联，流经每只二极管的电流就等于总电流的几分之一。电流越大，R应选得越小。 二极管并联运用 （二）二极管串联 在理想条件下，有几只管子串联，每只管子承受的反向电压就等于总电压的几分之一。但因为每只二极管的反向电阻不尽相同，会造成电压分配不均。内阻大的二极管，有可能由于电压过高而被击穿，并由此引起连锁反应，逐个把二极管击穿。在二极管上并联的电阻R，可以使电压分配均匀。均压电阻要取阻值比二极管反向电阻值小的电阻器，各个电阻器的阻值要相等。 二极管串联运用 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 相控整流电路 04 （一）单相整流电路 1 单相半波整流电路 单相半波整流电路是最简单的一种整流电路，如图所示。 单相半波整流电路图 单 相 半 波 整 流 电 路 电源变压器 整流二极管D 负载RL 电源变压器的作用是把220V交流电降低为几伏至几十伏的交流电压。 （一）单相整流电路 1 单相半波整流电路 整流二极管的作用是把交流电变换为脉动直流电，其波形如图所示。当给二极管加正电压时，二极管呈导通状态（相当于开关闭合）电流可以通过；当给二极管加反向电压时，二极管呈截止状态（相当于开关断开）电流不能通过。 单相半波整流波形图 （一）单相整流电路 2 单相全波整流电路 单向半波整流电路的缺点是电源的利用率低，且输出电压脉动大。为了克服这一缺点，可以采用全波整流电路。 电路中的变压器次级绕组有中心抽头，是电路的公共端，将次级绕组分成匝数相等的两个绕组。这样次级绕组有两个电压a、b，它们大小相等、极性相反。 单相全波整流电路图 （一）单相整流电路 2 单相全波整流电路 电路中使用了型号、参数相同的两只整流二极管。由图中可以看出，在电流的一个周期内，两只二极管轮流导通，负载上都有单向脉动直流电输出，故称为全波整流电路。 单相全波整流波形图 （一）单相整流电路 3 单相桥式整流电路 单相桥式整流电路图 桥式整流电路是全波整流的另一种形式，如图所示。其特点就是变压器的次级绕组没有中心抽头，但电路中加了两只二极管，四只二极管组成桥式整流电路。这是应用很普遍的一种整流电路。 （一）单相整流电路 3 单相桥式整流电路 单相桥式整流电路图 电路工作原理：设U1正半周时，a点电位高于b点电位，这时二极管VD1、VD3正偏导通，VD2、VD4反偏截止，电流从a点通过VD1、RL、VD3到b点形成回路，如图中箭头所示，并在负载RL两端产一上正、下负的直流电压U2。在U1负半周时，b点电位高于a点电位，这时二极管VD1、VD3反相截止，VD2、VD4正偏相导通，电流从b点通过VD2、RL、VD4到a点形成回路，并在负载及RL两端产生上欺上正下负的直流电压UL。整流后的电压波形与全波整流波形完全相同。 （一）单相整流电路 3 单相桥式整流电路 单相桥式整流电路图 桥式整流电路在交流电和一个周期内，负载上始终有方向不变的直流电压，但每只二极管只工作半个周期，二极管承受的反向电压比全波整流电路中的二极管承受的反向电压低。 （二）三相整流电路 三相整流桥是将数个整流管封在一个壳内，从而构成的一个完整整流电路。 当功率进一步增加或由于其他原因要求多相整流时，三相整流电路就被提了出来。选择整流桥要考虑整流电路和工作电压。对输出电压要求高的整流电路需要装电容器，对输出电压要求不高的整流电路的电容器可装可不装。 三 相 整 流 桥 三 相 整 流 全 桥 三 相 整 流 半 桥 （二）三相整流电路 1 三相全波整流 全桥是由6只整流二极管按桥式全波整流电路的形式连接并封装为一体构成的。全桥的正向电流有5A、10A、20A、35A、50A等多种规格，耐压值即最高反向电压有50V、100V、200V、300V、400V、500V、600V、700V、800V、900V、1000V、1100V、1200V、1300V、1400V、1500V、1600V等多种规格。 单相桥式整流电路图 （二）三相整流电路 1 三相全波整流 三相交流电压波形与三相全波整流电压波形 右图是三相全波整流桥的电路图是三相全波整流电压波形图和三相交流电压波形图的对比。 在输出波形图中，N相平直虚线是整流滤波后的平均输出电压值。虚线以下和各正弦波的交点以上（细虚线以上）的小脉动波是整流后未经滤波的输出电压波形。 （二）三相整流电路 2 三相半波整流 三相半波整流桥的电路图 半桥是将连接好的3个整流二极管（和一个电容器）封装在一起，组成一个桥式、半波整流电路。右图是三相半波整流桥的电路图（带电容）。三相半波整流桥必须输入电源的零线（中性线）。 （二）三相整流电路 2 三相半波整流 三相半波整流电压波形图和三相交流电压波形图 在半波整流电路中，三相中的每一相都和零线单独形成了半波整流电路，其整流出的三个电压半波在时间上依次相差叠加，并且整流输出波形不过点，其最低点电压Umin=Up×sin[（1/2）×（180°-120°）]=（1/2）Up。式中的Up是交流电压输入幅值。右图是三相半波整流电压波形图和三相交流电压波形图的对比。 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 整流电路的意义 05 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 注：倍压整流电路用于其它交流信号的整流，例如用于发光二极管电平指示器电路中，对音频信号进行整流。 整 流 电 路 1 前三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的；因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率； 2 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 2 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大一倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。 在电源电路的三种整流电路中，只有全波整流电路要求电源变压器的次级线圈设有中心抽头，其他两种电路对电源变压器没有抽头要求。另外，半波整流电路中只用一只二极管，全波整流电路中要用两只二极管，而桥式整流电路中则要用四只二极管。根据上述两个特点，可以方便地分辨出三种整流电路的类型，但要注意以电源变压器有无抽头来分辨三种整流电路比较准确。 3 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受正向峰值电压，在每只二极管两端只有正向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。 4 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 在要求直流电压相同的情况下，对全波整流电路而言，电源变压器次级线圈抽头到上、下端交流电压相等；且等于桥式整流电路中电源变压器次级线圈的输出电压，这样在全波整流电路中的电源变压器相当于绕了两组次级线圈。 5 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 在全波和桥式整流电路中，都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周，这一点与半波整流电路不同，在半波整流电路中，将输入交流电压一个半周切除。 6 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。 7 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 对于倍压整流电路，它能够输出比输入交流电压更高的直流电压，但这种电路输出电流的能力较差，所以具有高电压，小电流的输出特性。 8 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 分析上述整流电路时，主要用二极管的单向导电特性，整流二极管的导通电压由输入交流电压提供。 9 电源电路 桥式整流电路 全波整流电路 半波整流电路 整 流 电 路 和汽车新时代的领导者一起成长 inwinic 《新能源汽车电学基础与高压安全》 实训：整流电路的搭建与测量 06 （一）设备及工具准备 序号 设备及工具名称 数量 1 智能电学套装 1套 2 导线 若干 3 绝缘台 1张 场地准备：任务实施前需要做好场地防护准备以及检查实训场地和设备设施是否及存在安全隐患，如不正常请汇报老师并进行处理方可实施任务。 （二）安全防护准备 防护准备2 检测智能电学套装外表是否完好。 防护准备1 绝缘桌面无多余物体摆放； （三）实施步骤 步骤一：打开智能电学套装，连接电源，但先不打开电箱的接电开关。 连接电源 （三）实施步骤 连接电源 步骤二：按照事先准定好的电路图，开始连接电路，注意，整流电路的连接时，需要使用到交流电连接。 （三）实施步骤 步骤三：电路连接完毕后，检查电路的连接是否准确。电路连接正确后，打开智能电学箱开关，旋转交流电按钮进行通电。将万用表调至交流电压档，测量输出的交流电电压数值并记录下来。 测量输出的交流电电压数值 （三）实施步骤 测量整流后的电压并记录其数值 步骤四：由于交流电通过整流桥的整流后，输出的为直流电压，所以我们测试整流桥整流后的电压时，要使用直流档。打开万用表，将万用表调至直流电压档。测量整流后的电压并记录其数值。 （四）任务拓展 参考智能电学套装的实训指导书，在教师的指导下，可以有选择性的完成以下实训项目。 （1）完成智能电学套装实训指导书中，实训项目9整流桥的结构及电路搭建； （2）利用智能电学套装中的二极管电路板，结合套装中的其他电路板，画出电路图，请老师确认电路图是否正确，在确认正确并操作条件允许的情况下，搭建一个半波整流电路； （3）利用智能电学套装中的二极管电路板，结合套装中的其他电路板，画出电路图，请老师确认电路图是否正确，在确认正确并操作条件允许的情况下，搭建一个全波整流电路。 （五）6S管理 A B C 清洁车辆现场 收拾桌面 整理防护用品 C 现场6S管理 和汽车新时代的领导者一起成长 《新能源汽车电学基础与高压安全》 能力模块五 典型电路认知及检测 感谢您的观看 汇报人： $$