脉冲整流器 PPT

LN T1
U N (t)
T4
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
iN为正时，T2和T4导通，交流侧与直流侧均输出能
量，iN增大，LN储能
iN为负时，D2和D4导通，交流侧与直流侧均吸收 能量，iN减小，LN放能。
（3）模式3：S1S2导通信号。此时电路方程是：
LN
(1c
os21t)
Id
id~
可见，直流电流id将以2倍网频脉动。要得到恒定 的输出电压应当在脉冲整流器与负载间接一个由 电感电容组成的二次谐波滤波器以平衡以2倍网频 脉动的能量，即电路中L2C2支路。
T1—T4按SPWM方式进行控制。控制正弦信号的频 率与电网频率相同。在脉冲整流器交流侧产生的交 流电压uS(t)的基波与电网电压同频率，其幅值和与 网压的相位可控。电感LN抑制uS(t)中的高次谐波电 压所产生的谐波电流。因此iN(t)也是与电网同频率的 正弦量
-
iN为正时，D1和D3导通，交流侧输出能量，直流
侧吸取能量，处于整流状态， iN减小，LN释放能
量
iN为负时，T1和T3导通，交流侧吸收能量，直流侧 释放能量，处于能量反馈状态， iN增大，LN储能
（2）模式2：S2S4导通信号。此时电路方程是：
LNdditN RNiNUNUd
iN (t)
U N (t)
diN dt
RNiN
UN
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
Dt)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
直流侧与交流侧无能量交换，交流电源被短接
iN为正时，D1和T2导通，iN增大，LN储能。 iN为负时，D2和T1导通，iN减小，LN放能。
（4）模式4：S3S4导通信号。此时电路方程如下
uX uY uN
区域1：T1T2全为断信号，电压、电流为正，所以
T4D3导通， uN给LN储能。
区域2：D1on，D3on，uN 和LN给直流侧供能。 区域3：D1on，T2on，uN 给LN供能。 其它的区域分析方法相同。
注意电路中 uN、LN与开关组成了“升压斩波器”。 例如，uN＞0时，T4、D3、D1、LN与uN组成了一 个升压斩波器；D1、T2、D3 、LN与uN组成了另一 个升压斩波器。
同理，在uN＜0时也有两个等效的升压斩波器。
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
iN (t)
uN(t) 2UNsi n1t iN(t) 2INsi n1t
直流输出与交流输入功率的瞬时值应当相等：
u d id ( t) u N ( t) iN ( t) 2 U N s1 i tn 2 I N s 1 i tn
id
(t)
uN(t)iN(t) ud
2UNIN Ud
s
in2
1t
UNIN Ud
电力电子技术 Power Electronics
脉冲整流器电路
第1节 单相脉冲整流器（四象限变换器）
能将输入的交流变成直流，也可将直流逆变成交流
电回馈电网。无论整流或逆变其电网侧的电流与电
压同相位、波形近似正弦，功率因数接近单位值。
PWM整流器分为电压型与电流型两类。主要应用
的是电压型
1.电路结构
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
以uN＞0时，T4、D3、D1、LN与uN组成的升压斩 波器的工作为例，当T4导通时，uS经T4、D3被短路， 电感中的电流增大，电感储能。当T4关断时，电感 储能经D3、D1向直流侧电容充电。若流入电容的能 量大于流出的能量，直流电压就要升高；反之就要 降低。正确地控制开关的占空比，就能保持直流电 压达到所要求的值并保持恒定。
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
LN
diN dt
RNiN
UN
D1 T 2
D2 L2
U S (t)
D4
T3
D3 C 2
+
Ud
Cd -
直流侧与交流侧无能量交换，交流电源被短接
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交流
西南交通大学
iN为正时，D4和T3导通，iN增大，LN储能。 iN为负时，D3和T4导通，iN减小，LN放能。 3. 电路的工作过程 主开关的控制信号如图所示
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
-
电容Cd：保证输出电压的恒定 交流侧电感LN是电路必须的。它包括外接电感与 变压器漏感
主电路交流侧的电阻R，包括电感电阻和交流电源 内阻，电路中未画出。 当输入侧的交流电压uN（t）与电流iN（t）均为正 弦时：
2. 电路的工作模式与能量关系 设交流电源侧的电压与电流均为正弦。以交流电源 的正半周为例：
(1)模式1：S1S3导通信号。此时电路方程是： LNdditN RNiN UNUd
iN (t)
U N (t)
LN T1
U N (t)
T4
D1 T 2
D2 L2
+
U S (t)
Ud
Cd
D4
T3
D3 C 2
为了为使PWM整流器能够正确工作，必须使直流 电压值大于交流电源电压的幅值。
4. 单相脉冲整流器的控制
从交流输入侧看，PWM整流器主电路可以简化 为图示的等效电路。于是有如下的相量方程：
UN
U NU SjLNI N
LN
UL
UN
US
UL U N
US
US
IN
IN
等效电路
整流时矢量图 逆变时矢量图
由矢量图知，当uN不变时，iN的幅值与相位完全 由逆变器产生的uS的幅值及其与uN的相位来决定。 控制uN、uS间的相位角和uS的幅值，就能够控制 交流侧的电流iN的大小和相位。可以实现iN与uN同 相、反相、超前、滞后。即通过控制，既可以使 PWM整流器在功率因数为1的条件下整流或逆变 运行；也可以使它成为一个等效的电容或电感， 向交流电路送出无功功率。