电力电子与现代控制(电力电子线路及其触发控制)第一部分

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1、电力电子与现代控制PowerElectronicsandModernControl中国科学院研究生院第二章：电力电子线路及其控制AC/DC变换器DC/DC变换器AC/AC变换器DC/AC变换器复合型变换器电力电子线路及其控制1、AC/DC变换器1、AC/DC变换器概述不控整流电路相控整流电路相控整流及有源逆变电路的控制系统整流：将交流电能转换成直流的变换称之为整流，实现整流变换的装置称之为整流器。有源逆变：当相控整流器输出负的直流电压时，可将直流电能转换成交流电能，这种利用相控原理工作的逆变过程称为有源逆变；PWM整流器工作在逆变过程为无源逆变，本章仅涉及有源逆

2、变工况。整流与逆变的功率流向概述由二极管组成的整流器，具有固定的输出电压平均值，称为不控整流器。由晶闸管二极管组成的整流器，利用触发时刻相位控制输出电压的平均值，称为相控整流器。由自关断器件组成的整流器称为PWM整流器。本章介绍不控和相控整流器电路。部分常用的整流电路c）d）除c）、d）外a）～e）f）、g）b）、f）c）、d）、e）、g）a）、f）b）、c）、d）、e）、g）不控整流电路特点：在交流电源与直流负载间插入二极管电路，利用二极管的单向导电性实现交流-直流电能变换的电路。其缺点是输出电压平均值不能调节。对以下电路分别进行分析：单相半波不控整流单相桥式

3、全波不控整流三相半波不控整流三相桥式全波不控整流单二极管整流器带电阻负载单相半波不控整流工作原理：1、在电源电压的正半周ωt=0~π，二极管两端电压为正，D导通；2、在电源电压的负半周ωt=π~2π，二极管两端电压为负，D截止；整流电压平均值：设输入电压vS为：VS为输入交流电压有效值；ω为电网角频率。主电路：二极管D单二极管整流器带阻感负载单相半波不控整流工作原理：1、当电源电压为正时，D正偏导通，电感L电流从0开始增加(电感电压eL=vS-iD*R大于0)；当ωt=β时，电感电流达到最大值，此时：vS=iD*R，电感电压eL为0。2、当β<ωt<π时，此时电

4、感电流iD下降；3、当ωt>π时，电源电压开始变负，此时电感电流>0，仍有能量存在电感内，电感两端感应负电压，使D仍然正偏导通，一直到ωt=δ，电感电流iD为0。4、当δ<ωt<2π时，电感电流和电压均为0，二极管反偏截止，输出电压vD为0；电感的影响：电感续流影响D关断时刻，导致输出电压平均值下降。单相半波不控整流主电路：D1、D2两个二极管共阴极连接。整流电压平均值：工作原理：1、在电源电压的正半周ωt=0~π，二极管两端电压为正，D1导通，D2截止；2、在电源电压的负半周ωt=π~2π，二极管两端电压为负，D1截止，D2导通；单相半波不控整流器在交流电源V

5、S、D1和D2回路中，利用VS电压极性变化来实现导通二极管的关断过程称为换相过程。通过上述换相过程可有效防止负载电感影响整流输出电压。1、电源为负时，D2导通，D1截止。恒流源负载与D2形成负载电流回路，电流为iD。单相半波不控整流器的换流回路及其换流过程换相回路等效电路:换相过程：2、电源由负变正后，D1导通，D1D2与电源形成换流回路，回路电流ic从0逐渐增加。负载回路iD不变。3、当换回路电流ic等于iD时，D2截止，负载电流iD全部流过D1，换流结束。整流器中的基本换流回路单相半波不控整流单相半波不控整流电路特点：输入侧：仅在正半波从电源吸收电能(“半波

6、”因此得名)。电源电流的直流分量很大。输出侧：输出电压vD只与电源电压vS有关，不能被调控；输出电压脉动大，脉动频率低，难于滤波；仅正半周有输出（一个电源周期中仅一个电压脉波，即脉波数为1）；电路结构：如右图所示，由D1、D3和D2、D4两个单相半波不控整流电路构成，D1和D3之间换相；D2和D4之间换相。工作原理：1、在电源电压的正半周wt=0~p，D1、D4导通，D2、D3截止；2、在电源电压的负半周wt=p~2p，D2、D3导通，D1、D4截止。特点：输入侧：无直流分量。正负半波都可从电源吸收能量（全波）由此得名；电源电流为正负180°脉宽波形，无直流分量

7、。输出侧：一个周期输出电压由2个相同的脉波组成，脉波数为2，脉波宽180°；输出电压平均值是半波电路的两倍。单相桥式全波不控整流整流电压平均值电路结构：如右图所示工作原理及波形：D1、D3和D5共阴极连接，利用vA、vB和vC电压差极性换相；一个周期中，A相D1、B相D3、C相D5依照顺序各分别导电120°；一个周期输出电压由三个相同的脉波组成（脉波数为3）。特点：输入侧：每相输入电流只导通1/3周期(120度）。电源电流含有很大的直流分量。输出侧：输出电压平均值较高，整流电压脉动较小，脉动频率为电源频率3倍。三相半波不控整流整流电压平均值三相半波不控整流电路结

8、构：如上图所示,由D1、