交直流变换技术
直流变交流原理
直流变交流原理
直流变交流是一种电力转换过程，它通过变流器实现将直流电转换为交流电的能力。
直流电与交流电之间存在着明显的区别，直流电的电流方向始终保持不变，而交流电则是以一定频率周期性地改变其电流方向。
直流变交流的原理可以概括为以下几个步骤：
1. 直流源供电：首先，直流变交流系统需要一个直流电源，比如电池或者直流发电机，来提供初始的直流电能。
2. 变流器工作：变流器是直流变交流的核心组件，它能够将直流电转换为交流电。
变流器由多个电子元件（如二极管和晶闸管）组成，通过不同的控制方式来改变电流的方向和幅值。
3. 调制方式选择：为了获得所需的交流电参数，可以通过调制方式来控制变流器的输出。
最常见的调制方式包括脉宽调制（PWM）和频率调制（FM）。
4. 交流输出：通过变流器的工作，直流电被转换为具有所需频率和波形的交流电。
这样，原本是直流电的能量就能够以交流形式输出，供应外部电路或设备使用。
总的来说，直流变交流是一种将直流电转换为交流电的过程，通过变流器可以实现不同频率和波形的交流输出。
这种转换过程在很多领域都有广泛的应用，如电力系统、电动车辆和家用电器等。
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第三章: AC/DC变换技术(整流)
——相控整流电路的基本结构
图：相控整流电路的结构框图
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——对整流电路的基本要求：
（1）输出的电压的可调范围大，直流电压脉动小； （2）功率器件导电时间尽可能长，承受的正反向电压较低； （3）变压器利用率高，尽量防止直流磁化； （4）交流电源功率因数高，谐波电流小。
（4）由整流电路构成的设备或装置称为整流变换器。
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第三章: AC/DC变换技术(整流)
——整流电路的分类
（1）按整流器件的可控性可分为： 全控整流、半控整流和不可控整流 （2）按控制方式可分为： 相控整流和PWM（脉冲宽度调制）整流
（3）按整流输出波形和输入波形的关系可分为： 半波整流和全波整流 （4）按电路结构可分为： 桥式电路和零式电路 （5）按输入交流相数分为： 单相、三相和多相电路
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习方法
（1）听、看、思 （2）临摹——利用MATLAB仿真 （3）动手
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——整流电路的理想化处理
功率器件正向导通时阻抗为零（压降为零） 关断时阻抗无穷大（或电流为零） 整流变压器绕组无漏抗，无内阻 交流电网的容量足够大，电源是恒频恒压对称
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习的主要内容
一、重点掌握单相、三相相控整流电路； （1）掌握整流电路的结构形式； （2）掌握利用整流电路的工作波形去分析整流电路工作 原理的方法； （2）掌握整流电路的各种数学关系以及简单设计方法 二、熟悉变压器漏抗对整流电路的影响； 三、熟悉整流电路的谐波和功率因数分析； 四、了解新型的PWM整流电路。
第五章直流交流（DCAC）变换
第五章直流—交流（DC—AC）变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。
当VT1、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VT4向负载送出电流，形成输出电压左（+）、右（-），如图5-1（a）所示。
当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT2、VT3的转移，即换流。
换流完成后，由VT2、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压，如图5-1（b）所示。
这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压，如图5-1（c）波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
图5-1 DC—AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，即换流问题。
晶闸管为半控器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
但导通后门极失去控制作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交—直—交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：图5-4 电压源型逆变器图5-5 无功二极管的作用1．电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图5-4为一单相桥式电压源型逆变器原理图。
电压源型逆变器有如下特点：1）直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。
第五章直流交流(DCAC)变换.
第五章直流一交流（DC—AC变换5.1 逆变电路概述5.1.1 晶闸管逆变电路的换流问题DC—AC变换原理可用图5-1所示单相逆变电路来说明，其中晶闸管元件VT1、VT4，VT2、VT3成对导通。
当VT、VT4导通时，直流电源E通过VT1、VE向负载送出电流，形成输出电压％左（+）、右（-），如图5-1 （a）所示。
当VT2、VT3导通时，设法将VT1、VT4关断，实现负载电流从VT1、VT4向VT a、VT3的转移，即换流。
换流完成后，由VT a、VT3向负载输出电流，形成左（-）、右（+）的输出电压％，如图5-1 （b）所示。
这两对晶闸管轮流切换导通，则负载上便可得到交流电压呦，如图5-1（c）波形所示。
控制两对晶闸管的切换导通频率就可调节输出交流频率，改变直流电压E的大小就可调节输出电压幅值。
输出电流的波形、相位则决定于交流负载的性质。
f；图5-1 DC —AC变换原理要使逆变电路稳定工作，必须解决导通晶闸管的关断问题，器件，在承受正向电压条件下只要门极施加正向触发脉冲即可导通。
作用，只有使阳极电流衰减至维持电流以下才能关断。
常用的晶闸管换流方法有：（1）电网换流（2）负载谐振式换流（3）强迫换流即换流问题。
晶闸管为半控但导通后门极失去控制5.1.2 逆变电路的类型逆变器的交流负载中包含有电感、电容等无源元件，它们与外电路间必然有能量的交换，这就是无功。
由于逆变器的直流输入与交流输出间有无功功率的流动，所以必须在直流输入端设置储能元件来缓冲无功的需求。
在交一直一交变频电路中，直流环节的储能元件往往被当作滤波元件来看待，但它更有向交流负载提供无功功率的重要作用。
根据直流输入储能元件类型的不同，逆变电路可分为两种类型：1.电压源型逆变器电压源型逆变器是采用电容作储能元件，图电压源型逆变器有如下特点：1）直流输入侧并联大电容C用作无功功率缓冲环节（滤波环节），构成逆变器低阻抗的电源内阻特性（电压源特性），即输出电压确定，其波形接近矩形，电流波形与负载有关，接近正弦。
交直流切换原理
交直流切换原理
交直流切换是指将交流电（Alternating Current，简称AC）与
直流电（Direct Current，简称DC）相互转换的过程。
它在电
力系统、电子设备以及通信设备等领域中具有重要的应用。
交直流切换的原理是通过电子器件（例如开关管、晶闸管等）来控制电路中的电流流向，从而实现交直流之间的转换。
在交流电到直流电的转换中，首先需要将交流电通过整流器转换为脉动的直流电，然后通过滤波电路对脉动的直流电进行平滑处理，最终得到稳定的直流电。
而在直流电到交流电的转换中，一般采用逆变器来实现。
逆变器是一种能够将直流电转换为交流电的电子器件，它通过控制开关管的导通和关断来改变电流的方向和大小，从而实现直流到交流的转换。
逆变器的输出波形可以是正弦波、方波或者脉冲波等，根据实际需求进行调节。
交直流切换技术在实际应用中有着广泛的应用。
在电力系统中，交直流切换可以实现将输电线路上的高压交流电转换为低压直流电，并通过变压器进行配电。
在电子设备中，交直流切换可以实现对直流电源的变换，以满足不同电压、电流和频率的需求。
在通信设备中，交直流切换可以实现对电信信号的转换，实现高速传输和远程通信。
总之，交直流切换技术的应用范围广泛，它在电力、电子和通信等领域中起着至关重要的作用。
通过合理的电路设计和精确的控制方法，可以实现高效、稳定和可靠的交直流转换。
在未
来的发展中，交直流切换技术将继续不断优化和创新，为人们的生活带来更多便利和效益。
电力电子技术课件05直流-交流(DC-AC)变换
第五章直流-交流（DC-AC）变换一、概述DC-AC变换器（无源逆变器)V1、V4和V2、V3轮流切换导通，u o为交变电压（1）电网换流 利用电网电压换流，只适合可控整流、有源逆变电路、交—交变频器（2）负载谐振式换流 利用负载回路中形成的振荡特性，使电流自动过零，只要负载 电流超前于电压时间大于t q ，即能实现换流，分串，并联。
VT 2、VT 3通后，u 0经VT 2、VT 3反向加在VT 1、VT 4上1. 晶闸管逆变电路的换流方式换流概念：直流供电时，如何使已通元件关断VT 1导通，C 充电左（-）右（+），为换流做准备； VT 2导通，C 上电压反向加至VT 1，换流，C 反向充电。
（3）强迫换流附加换流环节，任何时刻都能换流直接耦合式强迫换流2. 逆变电路的类型（1）电压源型逆变器电流源型逆变器电流源型逆变器功率流向控制（3）两类逆变器的比较比较点电流型电压型直流回路滤波环节电抗器电容器输出电压波形决定于负载，当负载为异步电动机时，近似为正弦波矩形输出电流波形矩形近似正弦波，有较大谐波分量输出动态阻抗大小续流二极管不需要需要过流及短路保护容易困难线路结构较简单较复杂适用范围适用于单机拖动，频繁加减速下运行，需经常反向的场合适用于多机供电不可逆拖动，稳速工作，快速性不高的场合二、强迫换流式逆变电路1.串联二极管式电流源型逆变器结构VT1～VT6为晶闸管C1～C6为换流电容VD1～VD6为隔离二极管2.工作过程（换流机理）（1）换流前运行阶段（2）晶闸管换流与恒流充、放电阶段（3）二极管换流阶段（4）换流后运行阶段diL dt引起三、逆变器的多重化技术及多电平化1. 多重化技术改善方波逆变的输出波形：中小容量：SPWM大容量：多重化技术思路：用阶梯波逼近正弦波（1）串联多重化特点：适合于电压源型逆变器二重化三相电压源逆变器单个三相逆变电路输出电压波形桥Ⅱ输出电压相位比桥Ⅰ滞后30º桥Ⅰ输出变压器△/Y,桥Ⅱ输出变压器△/Z变比为1变比为13二重化逆变电路输出电压比单个逆变电路输出电压台阶更多、更接近正弦。
交直流转换电路的工作原理
交直流转换电路的工作原理
交直流转换电路的工作原理主要是通过各种电子元件的配合，将输入的交流电转换成输出的直流电或者将输入的直流电转换成输出的交流电。
交直流转换电路通常包含以下几个基本元件：
1. 变压器：通过变换输入电压的大小和脉冲频率，将输入的交流电转换成期望的输出电压。
2. 整流器：将输入的交流电转换成脉冲形式的直流电。
3. 滤波器：对脉冲形式的直流电进行滤波，平滑输出电流。
4. 逆变器：将输入的直流电转换成输出的交流电。
具体工作原理如下：
1. 变压器将输入的交流电压变换成适合的电压大小，然后通过整流器将交流电转换为脉冲形式的直流电。
整流器通常采用二极管等元件来实现。
2. 脉冲形式的直流电通过滤波器，去除其中的脉冲波动，使输出电流更加平滑。
3. 如果需要将直流电转换成交流电，逆变器模块将输入的直流电进行逆变，通过调整输出电压的频率、幅度和相位等参数，将直流电转换为期望的交流电输出。
4. 如果需要将交流电转换成直流电，则经过整流器和滤波器后，将交流电转换为平滑的直流电输出。
交直流转换电路可以应用于各种场合，例如电源适配器、不间断电源、直流电机驱动器等。
交流直流变换电路
滤波电路
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03
04
滤波
去除整流后直流电中的脉动成 分，使输出电压更加平滑。
电容滤波
利用电容的储能作用，平滑输 出电压。
电感滤波
利用电感的储能作用，平滑输 出电压。
复合滤波
同时使用电容和电感，进一步 减小输出电压的脉动。
稳压电路
稳压
保持输出电压的稳定，不受输 入电压、负载和温度等因素的
详细描述
半波整流电路通常由一个整流二极管和一个负载电阻组成。在半个周期内，交流电的正半部分通过二极管和负载 电阻，形成正向的直流输出；而在负半部分，交流电被二极管阻挡，没有电流通过负载电阻。因此，输出波形只 有半个周期的直流电。
全波整流电路
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要点一
总结词
全波整流电路利用一个桥式整流器将交流电的负半部分也 转化为直流电。
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
交流直流变换电路的定义
交流直流变换电路
交流直流变换电路的组成
一种将交流（AC）电源转换为直流 （DC）电源的电路。
输入滤波器、整流器、滤波器、稳压 器等。
交流直流变换电路的作用
提供稳定的直流电源，满足各种电子 设备和电器的需求。
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总结与展望
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
交流直流变换电路的优缺点总结
高效节能
交流直流变换电路能够有效地将交流 电转换为直流电，提高能源利用率， 降低能源消耗。
稳定性好
由于采用了全控型器件，交流直流变 换电路的稳定性较好，能够有效地抑 制电网的波动和干扰。
交流电与直流电的使用方法
交流电与直流电的使用方法一、引言交流电和直流电是我们生活中常见的两种电流类型。
它们有着不同的特点和用途，在各自的领域中发挥着重要作用。
本文将详细介绍交流电和直流电的使用方法，包括其基本概念、特点、应用场景以及安全注意事项。
二、交流电1. 基本概念交流电（Alternating Current）是指电压大小和方向都随时间周期性变化的一种电流。
其波形通常为正弦波，频率为50Hz或60Hz。
2. 特点（1）变化频率高，能够传输远距离的能量；（2）易于通过变压器进行调节；（3）使用范围广，适用于家庭、工业、商业等各个领域。
3. 应用场景（1）家庭用电：如灯具、空调等家用电器都是使用交流电供电；（2）工业生产：如机床、动力设备等大型机械设备都需要使用交流电；（3）医疗设备：如X光机、核磁共振仪等医疗设备也需要使用交流电。
4. 安全注意事项在使用交流电时，需要注意以下事项：（1）避免触电：使用带有绝缘保护的插头和插座；（2）避免过载：不要将过多电器连接在同一个插座上；（3）避免短路：不要将电线剥开或损坏，以免导致短路。
三、直流电1. 基本概念直流电（Direct Current）是指电压大小和方向都不随时间变化的一种电流。
其波形通常为平稳的直线。
2. 特点（1）稳定性高，适用于精密仪器及控制系统；（2）能够提供恒定的功率输出；（3）使用范围相对较窄，适用于特定领域。
3. 应用场景（1）计算机设备：如CPU、硬盘等计算机设备都需要使用直流电供电；（2）太阳能发电系统：太阳能板产生的能量需要通过变换器转换成交流电，但在转换之前需要使用直流电进行储存和传输；（3）汽车及飞机系统：汽车及飞机中的许多设备都需要使用直流电供电。
4. 安全注意事项在使用直流电时，需要注意以下事项：（1）避免触电：使用带有绝缘保护的插头和插座；（2）避免过载：不要将过多电器连接在同一个插座上；（3）避免短路：不要将电线剥开或损坏，以免导致短路。
交流电力电子技术及其应用
交流电力电子技术及其应用随着现代科技的高速发展，交流电力电子技术在电力系统中的应用日益广泛。
本文将介绍交流电力电子技术的背景和原理，并探讨其在电力系统中的应用。
一、交流电力电子技术的背景交流电力电子技术是指利用电子器件和电力电子器件对交流电进行调控、变换、限制和保护的技术。
随着电力系统的不断发展和变革，传统的交流电力系统已经无法满足现代电力需求的灵活性和高效性。
交流电力电子技术的出现为电力系统的建设和改造提供了可靠的技术支持。
二、交流电力电子技术的原理交流电力电子技术的原理主要基于功率电子器件。
功率电子器件具有开关特性，能够控制电能的流动，使交流电能在电力系统中得以高效地传递和转换。
主要的功率电子器件包括晶闸管、可控硅、继电器等。
通过对这些器件的控制和调节，可以实现电能的实时转换和调控。
三、交流电力电子技术在电力系统中的应用1. 交流变频调速技术交流变频调速技术是指利用交流电力电子技术对电机的转速进行调节的技术。
通过变频器控制交流电机的转速，可以实现电机的无级调速和负载适应性强。
该技术广泛应用于工业生产中的电动机驱动系统，能够提高生产效率、节约能源。
2. 有源滤波技术有源滤波技术是指利用交流电力电子技术对电力系统中的谐波进行主动滤波的技术。
电力系统中的非线性负载会产生谐波，对电网稳定性和设备安全性造成威胁。
有源滤波技术通过反馈控制和逆变器技术，实现对谐波的主动消除，保障电力系统的稳定和可靠运行。
3. 无功补偿技术无功补偿技术是指利用交流电力电子技术对电力系统中的无功功率进行调节的技术。
电力系统中的无功功率会导致电压波动、电能浪费和设备寿命缩短。
通过无功补偿技术，可以及时补偿电力系统中的无功功率，提高电网的功率因数和负载能力。
4. 交直流变换技术交直流变换技术是指利用交流电力电子技术对电力系统中交流电能和直流电能进行转换的技术。
例如，交流-直流变换器可以将电力系统中的交流电转换为直流电，以满足直流负载的需求。
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交直流电能变换
随着电力半导体（尤其是IGBT和IGCT）的迅速发展，大功率传动设备在石油化工、矿山开采、轧钢和冶金、运输等工业领域得到了越来越广泛的应用，从而交直流电能变换技术在工业现代化进程中起着越来越关键的技术，但广泛应用的同时给电网带来了污染，给企业效益带来了巨大损失，尤其是在建立“两型”社会的大背景下，交直流电能变化技术的大提高可以提高电能质量，提高产品的质量和单位数量还可以节约电能。
交直流电能变换技术包括交流变直流（整流）技术和直流变交流（逆变）技术，二者在性质上互为相反，控制技术以及所用到的半导体器件也有所区别。
在工业生产中，考虑到整流装置所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰，常用到多重化整流系统，重化整流电路是指将两个或多个相同结构的整流电路进行整合而得，将种整流电路进行移相多重联结可以减少交流侧输入电流谐波，而对串联多重整流电路采用顺序控制的方法可提高功率因数。
例如12脉波整流电路（如下图1），与6脉波整流电路相比，其变压器移相
30，同时减了变压器一次侧5次和7次谐波，使输入电流谐波大幅减小，从而一定程度上提高了功率因数。
图1、12脉波拓扑结构
考虑到整流设备会带来谐波的污染，在保证整流变压器的移相（图2）的同时，新型换流变压器在延边绕组上还添加了滤波装置（图3），参数设置得当的
情况下还具备无功补偿的作用。
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图2、新型三相换流变压器前移15°接线
图3、新型换流变压器与整流器和滤波器的连接图在直流变换交流系统中，有电压型逆变器（VSI）和电流型逆变器(CSI)。
电压型逆变器是将恒定的直流电压转换为幅值和频率可变的三相交流电压，图4是两电平的电压型逆变器，该逆变器主要由六组功率开关器件T1-T6组成，每个开关反并联了一个续流二极管。
根据逆变器工作的直流电压不同，每组功率器件可由两个或多个IGBT或CGT等串联组成。
图4、两电平电压源型逆变器电路框图
逆变器的信号调制一般利用PWM 调制的控制方式，这样在一定程度上可以有效消除逆变器输出电压的谐波分量。
对于高性能的交流伺服系统，需要有很快的动态响应，此时应采用电流跟踪型PWM 技术（图5），即对电流实行闭环控制，以保证其波形的正弦性。
图5、电流跟踪型PWM 技术框图
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图6、电流滞环跟踪控制的波形图
虽然经典的SPWM 控制主要是着眼于使变压器的输出电压尽量接近正弦波，但并未考虑输出电流波形。
而电流滞环跟踪控制及技术则直接控制输出电流，与以上两种控制技术相比，电压空间矢量PWM （SVPWM ）控制技术，能把逆变器和交流电机视为一体，按照跟踪圆形旋转磁场来控制逆变器工作，其效果更优越。
而SVPWM技术的实现可分为三个步骤：1、计算参考电压所在扇区；2、计算各扇区内电压矢量的作用时间；3、计算器件的切换时间。
对于整流和逆变技术在高压直流输电技术，变频器，有源滤波等系统中都得到了良好的应用。
在实践中，交直流变换技术给工业生产技术带来了一次革命，使生产力大大的提高，促进了工业现代化的发展，任何事物的产生总会有两面性，带来科技进步的同时也给电网系统带来了谐波污染，给变压器和交流电机的运行带来很多损害。