《电力电子》PPT课件

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1、第5章交流－直流变换器（整流器）5交流－直流变换器（整流器）5.0概述5.1整流器的类型和性能指标5.2不控整流电路5.3单相桥式晶闸管相控整流电路5.4三相半波相控整流电路5.5三相桥式相控整流电路5.6交流电路电感对整流特性的影响5交流－直流变换器（整流器）5.8带平衡电抗器的双三相桥12脉波整流电路5.9相控有源逆变电路工作原理5.10相控整流及有源逆变晶闸管触发控制5.11含有源功率因数校正环节（PFC）的单相高频整流小结5.0概述利用半导体电力开关器件的通、断控制，将交流电能变为直流电能称为整流。实

2、现整流的电力半导体开关电路连同其辅助元器件和系统称为整流器。整流器的类型很多，归纳分类如下：1.按交流电源电流的波形可分为：（1）半波整流。（2）全波整流。2.按交流电源的相数的不同可分为：（1）单相整流。（2）三相整流。3.按整流电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为：(1）不控整流。（2）半控整流。（3）全控整流。4.按控制原理的不同可分为：（1）相控整流。（2）高频PWM整流。开关器件为二极管开关器件为晶闸管开关器件为全控器件5.0概述（续1）5.0概述（续2）对交流－直流变换最基本的性能要求：直流输

3、出电压可以调控（交流输入电压变化时或负载变化时输出的直流电压可保持为任意指令值）输出电压中交流分量（即谐波电压）被控制在允许值范围以内；交流侧电流中的谐波电流也要求在允许值以内。此外交流侧的功率因数、整流器的效率、重量、体积、成本、电磁干扰EMI和电磁兼容性EMC以及对控制指令的响应特性都是评价整流器的重要指标。5.1整流器的类型和性能指标整流器最基本的性能指标有：1.电压谐波系数或纹波系数RF（RippleFactor）2.电压脉动系数Sn3.输入电流总畸变率THD(TotalHarmonicDistortio

4、n)4.输入功率因数PF（PowerFactor）上述基本性能指标能比较科学地评价各种整流电路的性能优劣。5.1整流器的类型和性能指标（续1）纹波电压的定义：整流输出电压中除直流平均值电压VD外全部交流谐波分量有效值VH可以进一步表示为：电压谐波（纹波）系数的定义：输出电压中的交流谐波有效值VH与直流平均值VD之比值。表示为电压谐波系数或纹波系数RF（RippleFactor）5.1整流器的类型和性能指标（续2）定义：整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值VD之比。Sn=Vnm/VD电压脉动系数Sn5.1

5、整流器的类型和性能指标（续3）交流输入电流中除基波电流Is1外通常还含有各次谐波电流Isn（n＝2，3，4，…）。THD的定义：除基波电流外的所有谐波电流总有效值与基波电流有效值之比值输入电流总畸变率THD(TotalHarmonicDistortion)输入功率因数PF（PowerFactor）：基波电流数值因数（简称基波因数）是基波电流有效值与总电流有效值之比值。交流侧电压与电流基波分量之间的相位角φ1称为基波位移角；基波功率因数cosφ1称为基波位移因数DPF。若交流输入电压为无畸变的正弦波，则只有输入电流

6、中的基波电流形成有功功率。这时，定义：交流电源输入有功功率PAC与其视在功率S之比，即5.1整流器的类型和性能指标（续4）5.2不控整流电路5.2.0概述5.2.1单相半波不控整流5.2.2两相半波不控整流（或双半波不控整流）5.2.3单相桥式不控整流5.2.4三相半波不控整流5.2.5三相桥式不控整流5.2.6电容滤波的不控整流电路5.2.0概述定义：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。缺点：输出电压平均值不能调节分析法：二极管的单向导电性是分析二极管整流电

7、路的基本原则。典型电路：图5.1(a)～5.5(a)*5.2.1单相半波不控整流主电路：不控二极管D1、D0工作原理：（理想情况下）在电源电压的正半周wt=0~pD1承受正向电压而导通。vD=vs,iD=is在电源电压的负半周wt=p~2pD1受反压截止，阻断电路。vD=0,iD=0如果负载有电感，则负载电流通过D0续流。*5.2.1单相半波不控整流（续1）特点：整流电压直流平均值VD只与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，称为

8、“半波”）；电源电流的直流分量很大。*5.2.2两相半波不控整流（或双半波不控整流）主电路：中心抽头的变压器提供两相反向的电压，D1、D2作开关。工作原理：（理想情况下）在电源电压的正半周D1承受正向电压而导通，D2截止，使得正的A相电压加到了负载两端。在电源电压的负半周D1受反压截止，D2导通，使得正的B相电压加到了负载两端性能优于单相半波不控整流正负半波均有输出，整