13、直流电源系统详解

直流电源系统详解

1. 直流转换系统概述

大部分生产的电力是 60Hz 的三相交流电，但在很多应用中直流电的使用是必要的。例如，直流电机比交流电机具有更理想的速度控制和转矩特性。过去常用电池和直流发电机来提供直流电，而如今在需要大量直流电的情况下，将交流电转换为直流电的系统更为经济。能够将交流电转换为合适形式直流电的系统，被称为整流器或转换器，可用于为直流负载设备供电。

2. 单相整流系统

2.1 单相半波整流

• 原理 ：单相半波整流器电路将交流电源电压转换为脉动直流电。在交流周期的正半周，二极管阳极呈正电位，二极管因正向偏置且 pn 结电阻低而导通，交流电流的正半周会出现在负载设备（用电阻表示）两端；在交流周期的负半周，二极管阳极呈负电位，二极管反向偏置，负载设备中无显著电流通过，负载两端无电压。
• 公式 ：单相半波整流产生的脉动直流电的平均值为 (V_{dc}=0.318\times V_{max})，其中 (V_{dc}) 是整流电压的平均值，(V_{max}) 是施加交流电压的峰值。
• 示例 ：已知单相半波整流器输入为 15 伏（有效值），求其直流输出电压。
• 解：(V_{dc}=0.318\times V_{max}=0.318\times(15V\times1.41)=6.72) 伏
• 二极管额定值 ：半波整流器电路需考虑某些二极管额定值。最大正向电流 (I_{max}) 是二极管正向偏置时能