交流直流变换器.pptx
《交流直流变换器.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《交流直流变换器.pptx(163页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、电力电子技术电力电子技术第三章第三章 交流直流变换器(整流器)交流直流变换器(整流器)3 3 交流直流变换器(整流器)交流直流变换器(整流器)3.0概述概述3.1整流器的类型和性能指标整流器的类型和性能指标3.2不控整流电路不控整流电路3.3单相桥式晶闸管相控整流电路单相桥式晶闸管相控整流电路3.4三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路3.5三相桥式相控整流电路三相桥式相控整流电路3.6交流电路电感对整流特性的影响交流电路电感对整流特性的影响3.8*带平衡电抗器的双三相桥带平衡电抗器的双三相桥12脉波整流电路脉波整流电路3.9相控有源逆变电路工作原理相控有源逆变电路工作原理3.10相控整流及
2、有源逆变晶闸管触发控制相控整流及有源逆变晶闸管触发控制3.11*含有源功率因数校正环节(含有源功率因数校正环节(PFC)的单相)的单相高频整流高频整流小结小结3.0概述概述q利用半导体电力开关器件的通、断控制,将交流电能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变为直流电能称为整流整流。q实现整流的电力半导体开关电路连同其辅助元器件和实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系统称为整流器整流器。整流器的类型很多,归纳分类如下:整流器的类型很多,归纳分类如下:q1.按交流电源电流的按交流电源电流的波形波形可分为:可分为:(1 1)半波整流。(半波整流。(2)全波
3、整流。)全波整流。q2.按交流电源的按交流电源的相数相数的不同可分为:的不同可分为:(1 1)单相整流。(单相整流。(2)三相整流。)三相整流。q3.按按整整流流电电路路中中所所使使用用的的开开关关器器件件及及控控制制能能力力的的不不同同可可分分为:为:(1(1)不控整流。(不控整流。(2)半控整流。()半控整流。(3)全控整流。)全控整流。q4.按按控制原理控制原理的不同可分为:的不同可分为:(1 1)相控整流。(相控整流。(2)高频)高频PWMPWM整流。整流。开关器件开关器件为二极管为二极管 开关器件开关器件为晶闸管为晶闸管开关器件为开关器件为全控器件全控器件q对交流直流变换最基本的性能
4、要求:对交流直流变换最基本的性能要求:q直流输出电压可以调控(交流输入电压变化时或负载变化时直流输出电压可以调控(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)输出的直流电压可保持为任意指令值)q输出电压中交流分量(即谐波电压)被控制在允许值范围以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;内;q交流侧电流中的谐波电流也要求在允许值以内。交流侧电流中的谐波电流也要求在允许值以内。q此外交流侧的功率因数、整流器的效率、重量、体积、成本、此外交流侧的功率因数、整流器的效率、重量、体积、成本、电磁干扰电磁干扰EMI和电磁兼容性和电磁兼容性EMC以及对控制指令的响应特以及
5、对控制指令的响应特性都是评价整流器的重要指标。性都是评价整流器的重要指标。3.1整流器的类型和性能指标整流器的类型和性能指标q整流器最基本的性能指标有:整流器最基本的性能指标有:q1.电压谐波系数或纹波系数电压谐波系数或纹波系数RF(RippleFactor)q2.电压脉动系数电压脉动系数Snq3.输入电流总畸变率输入电流总畸变率THD(TotalHarmonicDistortion)q4.输入功率因数输入功率因数PF(PowerFactor)q上述基本性能指标能比较科学地评价各种整流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电路的性能优劣。q纹波电压的定义:整流输出电压中除直流平
6、均值纹波电压的定义:整流输出电压中除直流平均值电压电压VD外全部交流谐波分量有效值外全部交流谐波分量有效值VH可以进一步表示为可以进一步表示为:q电压谐波(纹波)系数电压谐波(纹波)系数RFRF(Ripple FactorRipple Factor)的定义:的定义:输出电压中的交流谐波有效值输出电压中的交流谐波有效值VH与直流平均值与直流平均值VD之之比值。表示为比值。表示为电压脉动系数电压脉动系数Sn的定义:整流输出电压中最低次的定义:整流输出电压中最低次谐波幅值谐波幅值Vnm与直流平均值与直流平均值VD之比之比。Sn=Vnm/VDq交流输入电流中除基波电流交流输入电流中除基波电流Is1外通
7、常还含有各外通常还含有各次谐波电流次谐波电流Isn(n2,3,4,)。qTHD的的定义:除基波电流外的所有谐波电流总定义: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有效值与基波电流有效值之比值输入电流总畸变率输入电流总畸变率THD(TotalHarmonicDistortion)输入功率因数输入功率因数PFPF(P Powerower F Factoractor):基波电流数值因数基波电流数值因数(简称基波因数)是基波电流有效值与总电(简称基波因数)是基波电流有效值与总电流有效值之比值。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交流侧电压与电流基波分量之间的相位角1 1
8、称为称为基波位移角基波位移角;基波功率因数基波功率因数 coscos1 1称为称为基波位移因数基波位移因数DPFDPF。若交流输入电压为无畸变的正弦波,则只有输入电流中的基波若交流输入电压为无畸变的正弦波,则只有输入电流中的基波电流形成有功功率。这时,电流形成有功功率。这时,定义:交流电源输入有功功率定义:交流电源输入有功功率P PAC AC 与其视在功率与其视在功率S S 之比,即之比,即3.2不控整流电路不控整流电路3.2.0概述概述3.2.1单相半波不控整流单相半波不控整流3.2.2两相半波不控整流(或双半波不控整流)两相半波不控整流(或双半波不控整流)3.2.3单相桥式不控整流单相桥式
9、不控整流3.2.4三相半波不控整流三相半波不控整流3.2.5三相桥式不控整流三相桥式不控整流3.2.6电容滤波的不控整流电路电容滤波的不控整流电路3.2.0概述概述q定义:在交流电源与直流负载间插入二极管电路,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利用二极管的单向导电性实现交流-直流电能变换的直流电能变换的电路。电路。q缺点:输出电压平均值不能调节缺点:输出电压平均值不能调节q分析法:二极管的单向导电性是分析二极管整流电分析法:二极管的单向导电性是分析二极管整流电路的基本原则。路的基本原则。q典型电路:图典型电路:图3.1(a)3.5(a)*3.2.1单相半
10、波不控整流单相半波不控整流q主电路:不控二极管主电路:不控二极管D1、D0q工作原理:(理想情况下)工作原理:(理想情况下)q在电源电压的正半周在电源电压的正半周 t=0 D1承受正向电压而导通。承受正向电压而导通。vD=vs,iD=isq在电源电压的负半周在电源电压的负半周w wt=p2p,p2p,D1受反压受反压截止,阻断电路。截止,阻断电路。vD=0,iD=0q如果负载有电感,则负载如果负载有电感,则负载电流通过电流通过D0续流。续流。*3.2.1单相半波不控整流(续单相半波不控整流(续1)q特点:特点:q整流电压直流平均值整流电压直流平均值qVD只与只与VS有关,不能被调控;有关,不能
11、被调控;q输出电压脉动大,脉动频率低,输出电压脉动大,脉动频率低,难于滤波;难于滤波;q仅正半周有输出(一个电源周仅正半周有输出(一个电源周期中仅一个电压脉波,即脉波期中仅一个电压脉波,即脉波数为数为1,称为,称为“半波半波”););q电源电流的直流分量很大电源电流的直流分量很大。*3.2.2两相半波不控整流(或双半波不控整流)两相半波不控整流(或双半波不控整流)q主电路:中心抽头的变压器主电路:中心抽头的变压器提供两相反向的电压,提供两相反向的电压,D1、D2作开关。作开关。q工作原理:(理想情况下)工作原理:(理想情况下)q在电源电压的正半周在电源电压的正半周D1承受正向电压而导通,承受正
12、向电压而导通,D2截止,截止,使得正的使得正的A相电压加到了负载两端。相电压加到了负载两端。q在电源电压的负半周在电源电压的负半周D1受反压截止,受反压截止,D2导通,使得正的导通,使得正的B相电压加到了负载两端相电压加到了负载两端q性能优于单相半波不控整流性能优于单相半波不控整流q正正负负半半波波均均有有输输出出,整整流流电电压压直流平均值高了一倍直流平均值高了一倍q两两相相电电压压是是通通过过变变压压器器中中心心抽抽头得到的头得到的q一一个个电电源源周周期期TS中中脉脉波波数数为为2 2,脉脉动动频频率率提提高高一一倍倍,易易于于滤滤波波q电电源源电电流流正正、负负对对称称,无无直直流流分
13、量。分量。*3.2.2两相半波不控整流(或双半波不控整流)(续两相半波不控整流(或双半波不控整流)(续1)*3.2.3单相桥式不控整流单相桥式不控整流q原理及波形分析:原理及波形分析:q与两相半波电路相比:与两相半波电路相比:q相相同同点点:整整流流输输出出电电压压、交流电源电流波形。交流电源电流波形。q多多用用了了两两个个二二极极管管,但但可可略去有中心抽头的变压器。略去有中心抽头的变压器。q在在中中小小容容量量的的不不控控整整流流领领域中应用广泛。域中应用广泛。*3.2.4三相半波不控整流三相半波不控整流q原理及波形:原理及波形:q一一周周期期中中,A相相D1、B相相D3、C相相D5依序各
14、导电依序各导电120。q整流电流为整流电流为120脉宽直流。脉宽直流。q整整流流电电压压由由三三个个相相同同的的脉脉波波组组成(脉波数成(脉波数m m3 3)。q特点:特点:直流平均值的数值较高:直流平均值的数值较高:整流电压脉动较小,脉动频率为整流电压脉动较小,脉动频率为电源频率电源频率3 3倍。电源电流含有很倍。电源电流含有很大的直流分量。较少实用。大的直流分量。较少实用。3.2.5三相桥式不控整流三相桥式不控整流整流电压由整流电压由6 6个相同的脉波组成个相同的脉波组成,脉波宽,脉波宽60,60,脉动较小,易滤脉动较小,易滤波。波。电源电流无直流分量电源电流无直流分量,为为120120脉
15、宽、正负对称的交流电。脉宽、正负对称的交流电。广泛应用较大功率的不控整流广泛应用较大功率的不控整流脉波脉波数数m m6 63.2.5三相桥式不控整流(续)三相桥式不控整流(续)q整流电压的直流平均值高:整流电压的直流平均值高:电源线电压有效值电源线电压有效值电源相电压有效值电源相电压有效值3.2.6电容滤波的不控整流电路电容滤波的不控整流电路q不控整流电路输出电压中除直流外,还含有谐波。不控整流电路输出电压中除直流外,还含有谐波。为此须在整流电路的输出端与负载之间接入为此须在整流电路的输出端与负载之间接入LCLC滤波器滤波器。q由于整流输出谐波电压的频率不高,因此要有较好由于整流输出谐波电压的
16、频率不高,因此要有较好的滤波效果必须的滤波效果必须LC LC 很大很大。q滤波电感滤波电感L L的重量、体积相对于电容要大得多,通常的重量、体积相对于电容要大得多,通常取较小的取较小的L L和较大的和较大的C C组成组成LCLC滤波器,甚至完全不用电滤波器,甚至完全不用电感只用感只用电容滤波电容滤波。3.3单相桥式晶闸管相控整流电路单相桥式晶闸管相控整流电路3.3.0概述概述3.3.1单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路3.3.2单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路3.3.0概述概述q晶闸管代替上节电路中的二极管,可得相控整流电路。晶闸管代替上节电路中的二极管,可得相控整流电路。q原原
17、理理:利利用用了了半半控控开开关关器器件件晶晶闸闸管管的的开开通通可可控控特特性性(承承受受正向电压,且有触发脉冲)和单向导电性;正向电压,且有触发脉冲)和单向导电性;q相相控控整整流流:控控制制晶晶闸闸管管触触发发相相位位角角(脉脉冲冲施施加加时时刻刻)就就控控制了电源电压送至负载的起始时刻,从而控制整流电压。制了电源电压送至负载的起始时刻,从而控制整流电压。q整流电路结构不同、负载性质不同,工作情况也就不同。整流电路结构不同、负载性质不同,工作情况也就不同。q电路分析时要抓住晶闸管的导通时刻(满足导通条件时)电路分析时要抓住晶闸管的导通时刻(满足导通条件时)和受到反压被强迫关断的时刻。和受
18、到反压被强迫关断的时刻。q掌握单相桥式全控整流电路在不同性质负载下的工作情况掌握单相桥式全控整流电路在不同性质负载下的工作情况q了解单相桥式半控整流电路的失控现象及解决办法。了解单相桥式半控整流电路的失控现象及解决办法。3.3.1单相桥式全控整流电路单相桥式全控整流电路q一、电阻性负载一、电阻性负载q(一)主电路(一)主电路q(二)理想化假设(二)理想化假设 q(三)工作原理及波形分析(三)工作原理及波形分析q(四)几个名词术语(四)几个名词术语q(五)基本量的计算(五)基本量的计算q二、电感性负载二、电感性负载q(一)(一)L、较小,较小,较大,且较大,且时,负载断流,元件的导时,负载断流,
19、元件的导电角电角q(二)(二)当当时,电流临界连续时,电流临界连续q(三)(三)L、较大,较大,较小较小,且且R,90,有有功功功功率率P。忽略开关管的损耗,忽略开关管的损耗,电源提供的有功功率负载有功功率电源提供的有功功率负载有功功率P功率因数功率因数(6)功率因数)功率因数PF表表3.2单相全波整流的电压、电流比值、功率因数与单相全波整流的电压、电流比值、功率因数与的关系表的关系表控制角控制角(度)(度)03060901201501800.90.840.6760.450.2260.0060IS/ID1.111.171.331.571.972.80-功率因数功率因数PF10.9710.898
20、0.7070.4270.170单相全波整流的电压、电流比值、单相全波整流的电压、电流比值、功率因数与功率因数与的关系曲线的关系曲线q特点:特点:q电感电流不能突变;电感电流不能突变;q电流滞后电压过零。电流滞后电压过零。q根据负载中电感量根据负载中电感量L L的大小不同,的大小不同,电路有电路有4 4种可能工况:种可能工况:二、电感性负载二、电感性负载(一)(一)L L、较小,较小,较大,且较大,且时,负载断流;时,负载断流;(二)(二)当当时,电流临界连续;时,电流临界连续;(三)(三)L L、较大,较大,较小较小,且且,电流连续;,电流连续;(四)(四)L L、很大,很大,w wL LR
21、R ,时,负载断流,元件的导电角时,负载断流,元件的导电角q负载断流时,负载断流时,输出整流电、直流等参数的计算输出整流电、直流等参数的计算VD和和ID与控制角与控制角及导通角及导通角有关有关是是、R、L的函数。的函数。已知已知R、L、和和时,由(时,由(3-45)式可求)式可求;再由(再由(3-38)式可求得)式可求得VD*q稳态情况波形分析(稳态情况波形分析(特征):特征):q输入电流输入电流i is s为正弦波,滞后于电为正弦波,滞后于电源电压的角度为源电压的角度为;相当于电源不;相当于电源不经晶闸管而直接对经晶闸管而直接对RL供电。供电。q负载电流负载电流i iD D 是是“正弦双半波
22、正弦双半波”;q整流电压直流平均值整流电压直流平均值(二)当(二)当时,电流临界连续时,电流临界连续稳态情况:稳态情况:(1)波形:波形:整流电压波形、平整流电压波形、平均值、元件导通角均值、元件导通角等,与等,与电电流临界连续时的相同;流临界连续时的相同;(2 2)特征:)特征:q晶闸管电流的初值、终值都不晶闸管电流的初值、终值都不为零为零;q负载电流不再是负载电流不再是“正弦双正半正弦双正半波波”,任何时刻都大于零;,任何时刻都大于零;(三)(三)L L、较大,较大,较小较小,且且RLR,9090,E,晶闸管晶闸管才能触发导通。才能触发导通。vSE,晶闸管晶闸管阻断阻断,阻断期间阻断期间,
23、负载电压负载电压vDE E,故输出电压较,故输出电压较RLRL负载时高。负载时高。负载电流断流,所以负载电流断流,所以 三、反电势负载三、反电势负载30 时,负载电流断续时,负载电流断续晶闸管最大正向电压晶闸管最大正向电压负载电流平均值为负载电流平均值为晶闸管承受最大反向电压晶闸管承受最大反向电压a30 时,电流连续时,电流连续a30 时,电流断续时,电流断续晶闸管最大正向电压晶闸管最大正向电压电流平均值为电流平均值为晶闸管承受最大反压晶闸管承受最大反压3.4三相半波相控整流电路三相半波相控整流电路3.4.0概述概述3.4.1三相半波相控整流电路(共阴接法三相半波相控整流电路(共阴接法)3.4
24、.2共阳极接的三相半波可控整流电路共阳极接的三相半波可控整流电路3.4.0概述概述q三相三相ACDC变换器比单相变换器性能更优越,在变换器比单相变换器性能更优越,在中、大功率领域中应用广泛。优点:中、大功率领域中应用广泛。优点:q三相半波相控整流的特点:三相半波相控整流的特点:(1)两种接法:)两种接法:共阴接法共阴接法、共阳接法共阳接法(2)它是组成其他各种三相整流电路的基础,是分析理解)它是组成其他各种三相整流电路的基础,是分析理解后续各种三相整流电路的基础。后续各种三相整流电路的基础。(3)交流侧电流中直流分量很大,因而应用不多)交流侧电流中直流分量很大,因而应用不多输出电压高输出电压高
25、 脉动小、脉动频率高脉动小、脉动频率高 交流电网侧功率因数高交流电网侧功率因数高 动态响应快动态响应快(一)控制角(一)控制角触发脉冲顺序触发脉冲顺序晶晶 闸管的导通顺序闸管的导通顺序(二)波形分析(二)波形分析自然换相点自然换相点3.4.1三相半波相控整流电路(共阴接法)三相半波相控整流电路(共阴接法)(5 5)整流输出电压的脉动频率为)整流输出电压的脉动频率为3 3f(脉波数(脉波数m=3m=3)。)。(1 1)负载电流连续时各晶闸管的)负载电流连续时各晶闸管的导电角均为导电角均为 (120120)(2 2)若电源交流电路中不存在电感,晶闸管之间的电流转移)若电源交流电路中不存在电感,晶闸
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 交流 直流 变换器
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。