第五章基于晶闸管的电网换流型整流电路-Guangdong

U 0 Ud -UdE I
0 VT2′VT3′
UdA
t
IdA
(VT1 VT3)′
t
(VT4 VT2 )′
t
UdA
IdA
(VT1 VT3)′
t
(VT4 VT2 )′
UUd
Ud
E
0 I
VT1′VT4′
0
UdA
t
(VT3 VT1)′ (VT2 VT4 )′
t IdA
U
Ud
0
-UdE I
VT2 VT3
0
t
UdA
U Ud
制下降压斩波
I
t
工作曲线
IdA
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.6 组合斩波电路
6.1.6.1 二象限斩波电路
IdE
VT1
UdA VT3
UdE
Ld
IdA
VD2
Ud
VD4
当VT3导通时，VT1 和VD2组成一个降压 斩波电路。若UdA为 负值时，VT3和VD4 桥路则构成升压斩波
及自换流整流电路的基本工作原理。
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1 直流斩波电路(DC－DC)
6.1.1 自换流的原理
☟用GTO实现的整流电路及电流、电压波形
Is1
I
Id
U0
Rd 1
U0/Rd
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
I
Id
用两个晶闸管实现的
1
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
Buck电路的基本工 作原理及相关波形
U
Ud U
E
d
Ud
A
a
t
ULd
TT I
IdE
Ld IdA
Id
A
UdE
Ud
UdA
I
t
Id
E
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
设图中的开关周期：T
晶闸管的导通时间：aT ，0≤a ≤1
占空比: a
t
IdA
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.4 斩波电路的吸收电路
吸收电路
在无电路损耗的前提 下，实现电量波动抑 制的电路
直流斩波电路的功能是保护电路，在原有电路 的基础上，新增部分电路，减少功率元件的动作 带来的扰动。
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
0 (UdE UdA)aT (UdA)(1 a)T
将此式变换后得:
UdA aUdE
电路中由于不存在消耗功率的电阻，因此有:
PA UdAIdA PE UdEIdE IdE aIdA
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.3 升压斩波电路
升压斩波电路
Boost电 路
可通过晶闸管导通和截止时的电路拓扑推导出在一 定占空比下电压和电流的计算公式：
U dA
1
1a
U dE
I dE
1
1a
I dA
式中：0≤ a ＜1
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
升压斩波电路的 基本工作原理
U UdA Ud
Ud
E
aT
t
T
I
IdE Ld
IdA
IdE
UdE
Ud
UdA
I
典型的吸收电 路结构及波形
VT1
Ld→∞
IdE Uc
VTf
IdA
UdE
VT2
Ud UdA
Lu VTu
U,I
IdA
Ud
U,I
t
Uc
Ic
t
U,I
IdE
Ud
E
VT1 VT2 VTf
aT
T
VT1 t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
⑴电压下降到一半时， U,I
即达到晶闸管的阻断
电压值。结束时间tc
(VT3 VT1′) (VT2 VT4 )′
t
⑶此时的占空比a不再
完全由主晶闸管VT1的 导通时间来确定。
U,I
IdE
UdE
VT1 VT2 VTf
aT
T
VT1 t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.5 斩波电路的控制
6.1.5.1 恒频控制
采取等间隔的时间点进行开
恒频控制
关操作，在一个恒定值开关 周期中，通过改变占空比调
图中直流输出电压UdA与输入电压和占空比有关,
电感中电流IdA连续，在稳定工作状态下有:
T
U Ld dt 0
0
在时间段 a ≤ t ＜aT ,
U Ld UdE UdA
在时间段 aT ≤ t ＜T ,
U Ld U dA
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
根据积分计算式可得：
U0/Rd
整流电路及电流、电
压波形
I 2
Id
t
1
U0/Rd
VT1
2
IH
t
VT2
Uc
1
U0/RH
U0
Rd RH
U U
0
U
t
IH
c
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.2 直流输出电压的调整
直流电路中，当开关元件按照规定的顺序进行开关 操作时，可以整定另一个输出的直流电压。输出的 直流电压值与输入电压有关，同时根据直流电压无 损失的转换原理实现控制。
节导通时间和关断时间。
U
Ud
I
T
2T
3T
4T 5T
t
IdA
t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.5.2 两点式电流控制
在额定输出电流附近设定一个容差带宽，输出电流在
这个容差带宽之间变化。当系统检测到实际输出电流
低于容差带宽时，控制器就将开关元件合上；反之则
关断开关元件。
☞电流容差控
第六章 DC－DC和DC－AC变换器
6.1 直流斩波电路(DC－DC) 6.2 自换流整流电路 6.3 逆变电路（DC－AC） 小结
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
本章重点
通过全控型功率元件实现直流电源输出交流电： 1.直流到直流的变换（DC－DC），即直流斩波
电路； 2.直流到交流的变换（DC－AC），即逆变电路，
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
6.1.6.2 四象限斩波电路
四象限斩波电路及电压、电流波形
IdE
VT1 ′
VT1
UdA VT3
Ld
UdE
IdA
VT2
VT2 ′ Ud
VT4 ′
VT3 ′ VT4
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
UdEU
Ud
0 I
0 VT1 VT4
U,I
为:
t
c
C
U dE I dA
U,I
IdA Ud
Uc
Ic
IdE UdE VT1 VT2 VTf
aT
T
t t VT1 t
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第六章基于DC－DC和DC－AC变换器
⑵给定频率下最小可
U,I
IdA
能的占空比amin为:
Ud
U,I
t
a min
1 T
L C
C
2U dE I dAmin
Uc
Ic
电路，但VT1此时必 须保持阻断状态。
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源自文库六章基于DC－DC和DC－AC变换器
二象限运行的工作波形
U UdE
Ud
0
T
UdA
3T 4T 5T t
U UdE
0
Ud
T
3T 4T 5T
t
UdA
I
IdA
I
IdA
VD2 VT3 VD2 VD4 VT1 VT3
t VD2 VT3 VT1 VT3 VD2 VD4