交流-直流(ACDC)变换器

VD导通阶段结束。这时电容上的电压值为
U
C0

2U
2
sin( )
2U
2
sin
RC放电曲线，如图2-34c）所示。其电压表达式为
1
uC uR U
C0
e
RC
(t

)

在电源电压的第二个周期中，当 u
2
再次上升到等于 u C
时， ，这时有
VD将再次导通，设 u 2 u C
2. 数学表达式
不计换流时
U
do
( )
m

U
m
sin

m
m
Um
2U 2U
2 2
Ud0m
0.9U2 1.17U2 2.34U2
cos U
dom
cos
单相桥式 三相半波 三相桥式
2 3 6
计及Lc换流及内阻影响时
U d ( ) U ( ) ( m sin
6 U2

m
（二）有源逆变条件
直流侧必须有直流电源EB（如：大电感或电势负载），电势极性必须和变换器 允许电流流动方向一致。
变换器为可输出负压的全控整流桥。(半控桥或带有续流二极管的全控整流桥无 法得到负电压就不可能有源逆变。）
调节α>90°，且使1-Ud1略小于EB（EB小于变换器能够产生的直流最大负压值 （三相桥式为2.34U ）
电路图
（交流侧电感Lc的影响）
VT5与VT1换流时的等效电路
换流对整流电路的影响
交流电感上的电压； 对输出电压的影响； 对元件电流变化率的影响； 元件电压的特点。
5. 有源逆变电路
（一）两电源间能量传递的条件
有源逆变时，能量传递方向是直流侧到交流电网， 直流侧相当于一直流电源或等效于直流电源。 从直流侧看全控整流电路，不计纹波，可以看成一 个与二极管串联的直流电源（电流不能反向）
相控整流； 分类方式很多，按 大的基本工作原理 分： 有源功率因数校正；
PWM整流；
（多级多重结构）。
3.1.2 相控整流电路（复习）
相控整流电路所使用的开关元件一般是二极管及晶闸管。
1. 常用的相控整流电路
不控整流 半控整流 按组成器件 可控整流 全控整流 单相 三相 按电源相数 六相 零式 按电路结构 桥式 半波 按变压器绕组电流 全波
交流－直流(AC/DC)变换器
3.1 AC/DC变换器（整流器）概述
3.1.1 整流电路的分类
不控整流 半控整流 按组成器件 可控整流 全控整流 单相 三相 按电源相数 六相 零式 按电路结构 桥式 半波 按变压器绕组电流 全波
这是一个超越方程，无ε 的解析解，但对于确定的R、C，可利用数值解解得一个唯 一确定的 ε 。 分析、讨论及结论（见3.2.3）
3.2.2电容滤波、单相和三相桥式不控整流
电路图 波形图 数学表达式
3.2.2 电容滤波不控整流的几个问题 1．对输出电压的影响
滤波电容C的影响
输出电压平均值不是一个定数，随着RC的变化而变化。当电阻R减小（负载电流增大）， 或当电容容量C减小，则输出电压降低、电压波动加大。最大输出电压平均值是C≠0、 R=∞时的值，即输出电压瞬时值的峰值；最小平均值是电阻负载(C=0)时的输出电压平 均值。 不同电路形式所对应的最大、最小值如表
工作原理与波形图
当它工作在α 90 的有源逆变状态时， 能量是从直流侧传向 交流侧，从能量传递 方向来讲直流侧是输 入方，交流侧是输出 方。 但从变换器控制的 角度来看，交流侧的 电压及频率由电网决 定而不能被改变的，
控制角q的控制结果仍 是去改变直流侧的电 压Ud、电流Id。
3.1.3 相控整流电路的优缺点及其解决办法
C
iC C
i2 iC iC
U 2 2 sin t R 2 CU 2 cos t U 2 2 sin( ω t ) z 2U
2
sin t
式中
z ( 1 )
2
C
1
R
2
φ tg
(ω CR )
2、元件导通次序：123456。 3、触发信号相位关系： 依次相差60 4、控制角α
5、工作波形：UP、UN、
u0、iA、iT1、uT1 6、对触发信号宽度的要求。 7、数学表达式。
电阻电感性负载，α≠0 时
双窄脉冲触发 脉冲列触发
4.整流电路换流过程
1. 主要优点：
结构简单，价格便宜
2. 主要缺点： 1、交流输入端，功率因数低： 基波功率因数与控制角有关； 电流畸变率（谐波功率因数），也很大。 3.解决办法
1、功率因数校正： 无源：加L，加C，裂相，多重化 有源：有源功率因数校正APFC， PWM整流器
2、直流滤波： 无源：加L（电流源型）， 加C （电压源型）； 有源：DC/DC变换后滤波
2、直流输出端，电压、电流的纹波大。
3.2 电容滤波的不控整流
3.2.1 单相电容滤波不控整流
• 电路图
• 工作原理
• 波形图 • 数学关系： • 分析、讨论及结论
电容滤波、单相半波整流电路及其波形
数学关系：
二极管VD导通，导通后电路的方程为
u2 uC uR iR uR R du dt
的时刻为 ω t 2π ε
sin sin e

u2 uC U
2U
2
sin( 2 )
1
2U
2
C0
e
RC
( 2 )
RC
2U
2

sin ε sin φ
e

π ε φ ω RC
do

) L c I a R 0 I a U
do
( ) ( R e R 0 )I a
3. 相控整流电路 工作原理及波形
电阻性负载α＝0 时
只讨论理想工作状态： ①理想变压器。 ② 晶闸管元件是理想的。 ③直流电感Ld足够大， ④电源为三相对称系统，
分析、讨论：
1、自然换流点：RST,ABC。