交流变直流变换电路综述
电力电子技术第5章 直流-交流变换电路
5.1概述 5.2电压型逆变电路 5.3电流型逆变电路 5.4脉宽调制型（PWM）逆变电路 5.5逆变电路的应用技术
本章小结
第五章 直流-交流变换电路
逆变的概念 逆变--与整流相反，把直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
本章主要介绍DC-AC变换电路的知识、电压型及电流型逆 变电路、PWM电路、逆变装置的性能等。
第一节 概 述
器件的四种换流方式介绍：
3) 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现 负载换流。
4) 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反向电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换流。 分类：直接耦合式强迫换流、电感耦合式强迫换流
ud 2
n
a
V2导通或VD2导通，u0
uan
ud 2
当控制信号以频率 f 变换，u0 在
u d 2
与
u d
2
之间变化，使输出
为交流方波电压。
第二节 电压型逆变电路
半桥逆变电路的定量分析
u0
Ud
1)
输出电压有效值为：U 0
Ud 2
2
2) 将输出电压展开成傅里叶级数形式：
u0 uan
(2)
输出电压基波分量:
U 01
4Ud
2
99V
(3) 基波阻抗:
Z01 R2 (L)2 102 (2 100 0.02)2 18.59 输出电流的基波分量：
《交流直流转换电路》PPT课件
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4
第二节 绝对值变换电路
• 1．简单绝对值电路 在半波整流电路的基础上，加一级加法运 算放大器，就组成了简单的绝对值电路。 电路图及波形如下：
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5
• 电路图中
R 1R2,2R 5R4R6,R 3R 1//R2, R7R4//R 5//R6
精选PPT
10
• 图27—3小二极管VD1和VD3都是处于反馈 回路中，它们的正向压降对整流电路灵
敏度的影响，被减少Avo，(运算放大器的 外环增益)倍，故不会引入较大误差。二
极管VD2、VD4的作用是防止运算放大器Al 和A2在VD1和VD3断开时进入饱和，使
下半周再次到来时．电路能自动投入工作
精选PPT
13
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14
第三节 有效值变换电路 • 各种信号波形的参数对照如下表
精选PPT
15
精选PPT
16
• 任意信号均适用的测量方法 1.用热量纳方法．即将未知电压或者未知电 流在已知电阻上转换成热能。 2.直接计算，用模拟计算技术算出输人波形 纳平方值，而后求平均值，再开方。这种 过程在开环状态下先成 3. 用反馈纳方法，解方均根方程。
1
第一节线性检波电路
• 最简单的检波电路是二极管检波电路 缺陷：二极管存在死区电压，若输入信号幅 值较低会出现严重的非线性误差。
解决方法：把二极管置于运算放大器的反馈 回路实现精密整流， 常用的半波整流电路如下图：
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2
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3
• 上图所示，只要运算放大器输出电压|uo1| 在数值上大雨整流二极管的正向导通电压 VD1，VD2总有个处于导通状态，另一个在 截至状态，即可正常检波。
交流转直流电路图大全(逆变电源-升压电源-交流直流转换器)
交流转直流电路图大全（逆变电源/升压电源/交流直流转换器）交流转直流电路图（一）交流变直流的电路是将正弦渡交流电变成直流的电路，如果输入的信号不是正弦波，而是三角波或是失真比较大的正弦波，平均值与有效值的关系就为1.11倍，因而测量误差就会比较大，这种情况不用平均值，而是直接换算成能求得交流的有效值再转换成直流，圈所示为交流有效值与直流的转换电路，它主要用于信号测量的设备中。
逆变电源把直流电逆变成交流电的电路称为逆变电路。
在特定场合下，同一套晶闸管变流电路既可作整流，又能作逆变。
如下图所示：高电压升压电源电路：交流220V转直流600V开关电源电路规格：开关频率：70~100kHz的设计指南：DCM的模式下，输出功率为200瓦输入有效值电流的劣化状况连续电流模式计算公式为：如果最佳操作占空比设定为D = 0.35 ，然后输入峰值电流因此，电压检测电压等级限制从FAN7554数据是1.5V220V转正负5V电源电路图正负5V电源电路图78和79系列分别是正电压和负电压串联稳压集成电路，体积小、集成度高、线性调整率和负载调整率高，在线性电源时代占领了很大市场。
LM7805为固定+5V输出稳压集成电路（采取特殊方法也可使输出高于5V），最大输出电流为1A，标准封装形式有TO-220、TO-263。
78和79系列集成电路应用相对固定，电路形式简单，只是正负直流电压输出时应注意变压器最小输出功率和最小输出电压，如图1所示。
根据能量守恒原则，在理想状态下电源输入输出功率相等。
在实际中，考虑铜损和其他元器件的损耗，电源的输出功率小于输入功率。
78系列和79系列稳压前后直流电压差为2～3V。
由于为正负双电源输出，稳压前后直流电压差应为5～6V。
交流直流转换电路图文
06 测试方法与故障诊断
测试仪器及使用方法
1 2
示波器
用于测试交流信号的波形，通过探头连接电路测 试点，调整示波器参数以显示清晰的信号波形。
万用表
用于测量电压、电流和电阻等参数，选择合适的 量程和档位，将表笔接触电路测试点进行测量。
3
信号发生器
用于产生测试所需的交流或直流信号，连接电路 输入端，调整信号幅度和频率进行测试。
全波整流电路特点
整流效率高，输出电压波动小，但需要中心 抽头变压器，结构相对复杂。
桥式整流电路图文详解
桥式整流电路原理
利用四个二极管组成桥式电路，将交流电的 正、负半周都进行整流。
桥式整流电路波形
输入为交流电，输出为脉动直流电，脉动频 率与输入交流电频率相同。
桥式整流电路图
包括电源、四个二极管、负载电阻等元件， 四个二极管交替导通。
发展历程
从早期的机械整流器到现代的半导体整流电路，交流直流转换电路经历了漫长 的发展过程。随着半导体技术的不断进步，整流电路的性能和效率得到了极大 的提升。
趋势
未来，随着新能源、智能电网等领域的快速发展，交流直流转换电路将面临更 高的要求和挑战。同时，新型整流技术（如同步整流、软开关技术等）的应用 将进一步提高整流电路的性能和效率。
开关型稳压电路
利用开关管的开关状态， 控制输出电压的大小，实 现稳压功能。
逆变器电路
方波逆变器电路
将直流电转换为方波交流电，适用于一些特定负 载。
正弦波逆变器电路
采用复杂的振荡和调制技术，将直流电转换为正 弦波交流电，适用于各种负载。
多功能逆变器电路
结合方波和正弦波逆变器的优点，实现多种输出 波形和功能的逆变器电路。
交流转直流技术综述 朱宇翔
交流转直流技术综述11自动化（2）班朱宇翔 201110320205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。
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。
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），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。
1.电阻性负载图表示了一个带电阻性负载的单相半波可控整流电路及电路波形。
图中T为整流变压器，用来变换电压。
引入整流变压器后将能使整流电路输入、输出电压间获得合理的匹配，以提高整流电路的力能指标，尤其是整流电路的功率因数。
在生产实际中属于电阻性的负载有如电解、电镀、电焊、电阻加热炉等。
电阻性负载情况下的最大特点是负载上的电压、电流同相位，波形相同。
晶闸管从开始承受正向阳极电压起至开始导通时刻为止的电角度度称为控制角，以¦Á表示；晶闸管导通时间按交流电源角频率折算出的电角度称为导通角，以¦È表示。
改变控制角¦Á的大小，即改变门极触发脉冲出现的时刻，也即改变门极电压相对正向阳极电压出现时刻的相位，称为移相。
交流转直流实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过搭建交流转直流电路，验证交流电到直流电转换的原理，并了解整流、滤波、稳压等电路元件在转换过程中的作用。
二、实验原理交流电（AC）与直流电（DC）的主要区别在于电流的方向和大小随时间的变化。
交流电的方向和大小随时间周期性变化，而直流电则保持恒定。
将交流电转换为直流电的过程称为整流，常用的整流方法有半波整流、全波整流和桥式整流等。
本实验采用桥式整流电路，将交流电转换为脉动的直流电。
桥式整流电路由四个二极管组成，当交流电压为正半周时，二极管D1和D3导通，电流从电源正极流向负载；当交流电压为负半周时，二极管D2和D4导通，电流从电源负极流向负载。
经过整流后的脉动直流电通过滤波电路（通常为电容滤波）去除交流成分，得到较为平滑的直流电。
最后，通过稳压电路（如三端稳压器）进一步稳定输出电压。
三、实验器材1. 交流电源：220V，50Hz2. 交流电压表3. 直流电压表4. 桥式整流电路板5. 滤波电容（1000uF，25V）6. 三端稳压器（7824）7. 负载电阻（10Ω，1W）8. 连接线9. 电源插座四、实验步骤1. 将交流电源接入桥式整流电路板。
2. 将交流电压表并联在整流电路板的输入端，测量交流电压。
3. 将直流电压表并联在整流电路板的输出端，测量整流后的脉动直流电压。
4. 在整流电路板的输出端接入滤波电容，观察滤波后的直流电压。
5. 在滤波电容后接入三端稳压器，观察稳压后的直流电压。
6. 在稳压电路后接入负载电阻，观察负载电阻上的电压和电流。
五、实验数据1. 交流电压：220V2. 整流后脉动直流电压：约310V3. 滤波后直流电压：约280V4. 稳压后直流电压：24V5. 负载电阻上的电压：24V6. 负载电阻上的电流：2.4A六、实验结果与分析1. 实验结果与理论分析基本一致，桥式整流电路能将交流电转换为脉动直流电，滤波电容和稳压器能进一步平滑和稳定输出电压。
交流电转直流电最简单电路
将交流电转换为直流电可以通过整流、滤波和稳压三个步骤来实现，具体电路如下：
首先，最简单的整流电路可以使用二极管组成，二极管的选择需要根据电压和电流的要求进行选择。
将交流电输入到电路中，二极管会根据其单向导电性将正半周期的电压引导到输出端，形成直流电压。
然而，这样的整流电路输出的电压中含有较大的交流分量，这是由于交流电本身的方向时刻在变化，不能为电器提供稳定的直流电源。
接下来是滤波，可以使用电感和电容组成滤波电路。
电感能够将较大的交流电流转化为较小的直流电流，而电容则可以吸收、存储并释放电能，起到平滑作用。
通过这样的滤波电路后，输出的电压就相对平滑一些了。
最后是稳压，可以使用稳压器进行稳压。
稳压器可以将电压稳定在一定的范围内，确保电器在工作时能够得到稳定的电压。
这一步通常不需要额外的电路，因为稳压器的内部也有滤波和整流电路。
这个转换过程虽然简单，但要注意以下几点：
1. 电源的接入方式：要了解交流电的接入方式，交流电一般都是通过一个开关接入电路的。
2. 二极管的选择：对于二极管的参数，要根据具体的需求来进行选择，电流和电压都不能过小，否则会导致二极管发热或者烧毁。
3. 滤波电感和电容的容量：滤波的电感和电容的容量需要选择适当，如果太小，就不能起到平滑的作用；如果太大，又会增加成本和电路的复杂度。
4. 稳压器的选择：稳压器有很多种类型，要根据实际需求来选择合适的稳压器。
总的来说，将交流电转换为直流电的电路并不复杂，但需要注意电源的接入方式、元件的选择以及实际需求来选择合适的电路和元件。
在实际应用中，还需要考虑到安全因素，确保电路的安全可靠。
交流直流变换电路(含有源逆变电路)
二极管电流和变压器二次侧电流的有效值分别为：
I VD
1 3
I
d
56.2A
I2
2 3
I
d
79.51A
由下式可求得换相重叠角内的输出电压
进而可以画出ud、iVD1和i2a的波形。
2.6 变压器漏感对整流电路的影响
图 三相桥式不可控整流电路，阻感性负载，考虑变压器漏感时的波形
2.7 有源逆变电路
2.7.1 逆变的概念 2.7.2 三相半波有源逆变电路 2.7.3 实现有源逆变的条件 2.7.4 三相桥式有源逆变电路 2.7.5 有源逆变失败的原因与最小逆变角的限制
2XB
6
6U2 [cos cos(t 5 )]
2XB
6
当t 时，
，于是ik Id
Id
6U 2 [cos cos( )]
2X B
cos cos( ) 2 X BId 6U 2
(3-32) (3-33) (3-34)
(3-35) (3-36)
•4/131
2.6变压器漏感对整流电路的影响
☞ik=ib是逐渐增大的，而 ia=Id-ik是 逐渐减小的。
☞当ik增大到等于Id时，ia=0，VT1 关断，换流过程结束。
☞换相过程持续的时间用电角度
表示，称为换相重叠角。
•2/131
2.6变压器漏感对整流电路的影响
◆基本数量关系 ☞换相过程中，整流输出电压瞬时值为
ud
ua
LB
dik dt
2.6变压器漏感对整流电路的影响
图2-28考虑变压器漏感时的三相
半波可控整流电路及波形t1 时刻
◆分析从VT1换相至VT2的过程
☞在t1时刻之前VT1导通， t1时
3_交流-直流变换电路
3.1.4 单相桥式全控整流电路（电阻性负载） 单相桥式全控整流电路（电阻性负载）
1、电路结构 、 演示1 演示1 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极， 用四个晶闸管，两只晶闸管接成共阴极，两只晶 闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。 闸管接成共阳极，每一只晶闸管是一个桥臂。
ud (id )
Ud
1 π −α sin 2α + 2π π
（4）晶闸管的电流平均值IdT与晶闸管电流有效值IT
I dT
1 = Id 2
1 π −α 1 = sin 2α + I2 4π 2π 2
U2 IT = R
（5） 功率因数cosφ
P UI cos φ = = = S U2I 1 π −α sin 2α + 2π π
第3章 交流 直流变换电路 章 交流-直流变换电路
本章要点
不同负载时，单相可控整流电路的结构、 不同负载时，单相可控整流电路的结构、工作原 理、波形分析和数量关系 不同负载时，三相可控整流电路的结构、 不同负载时，三相可控整流电路的结构、工作原 理、波形分析和数量关系 变压器漏抗对整流电路的影响 整流电路的有源逆变工作状态 整流电路的谐波和功率因数 相控电路的驱动控制
（2）输出电压有效值U
U= 1 π ∫α π
(
2U sin ωt d(ωt ) = U 2 2
2
)
1 π −α sin 2α + 2π π
（3）输出电流有效值I与变压器二次侧电流I2 输出电流有效值I与变压器二次侧电流 2相同为 输出电流有效值 与变压器二次侧电流I 与变压器二次侧电流
U U2 I = I2 = = R R
VT3上，使其承受反压而处于关断状态，则uT2.3=1/2u2。 上 使其承受反压而处于关断状态， 晶闸管VT1、 VT4—直导通到 直导通到ωt=π止 ， 此时因电源 晶闸管 、 直导通到 止 电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。 电压过零，晶闸管阳极电流下降为零而关断。 负半波的（ （3）在u2负半波的（π~π+α）区间： ） 负半波的 ）区间： 晶闸管VT2、VT3承受正压，因无触发脉冲，VT2、 、 承受正压， 晶闸管 承受正压 因无触发脉冲， 、 VT3处于关断状态。此时，uT2.3=uT1.4= 1/2 u2。 处于关断状态。 处于关断状态 此时， 负半波的ωt=π+α时刻： 时刻： （4）在u2负半波的 ） 负半波的 时刻 触发晶闸管VT2、VT3，元件导通，电流沿 、 触发晶闸管 ，元件导通， b→VT3→R→VT2→a→Tr的二次绕组 的二次绕组→b流通 ， 电 流通， 的二次绕组 流通 源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上， 源电压沿正半周期的方向施加到负载电阻上 ， 负载 上有输出电压（ 上有输出电压 （ ud=-u2） 和电流 ， 且波形相位相同 。 ） 和电流， 且波形相位相同。
电力电子技术_交流-直流变换技术
电路稳态工作时，每组晶闸管均在另一组晶闸管触发
导通时才换流关断，每组晶闸管导通时间均为180º 。
25
26
4.3
单相桥式全控整流电路
大电感负载运行参数分析
交流电源电压 u2 2U2 sint 整流输出电压平均值
Udav 1
2U 2rms sintd(t )
直流电流平均值Idav
I dav U dav 0.9U 2rms 1 cos R R 2
23
4.3
单相桥式全控整流电路
I VTrms 2U 2rms U 2rms 1 2 ( R sint ) d(t ) 2 R 2
1
晶闸管的电流有效值（方均根值）
不控整流电路
i2=-id
i2=-id
4
4.2
不控整流电路
自然换流点的认识 0～时段
VD1、VD4导通，负载上得到正弦交流电压的正半波。
～2时段
VD2、VD3导通，负载上得到正弦交流电压的负半波 在0、、 2时刻，VD1、VD4与VD2、VD3的工作状态 （导通或阻断）由外部电源电压变化而自然变换，器件的这种 切换叫做换流或换相，对应的切换点（相应的时刻）叫做换流 点或换相点，由于不存在主动控制过程，这些换相点称为自然 换流点或自然换相点。
I VTrms
1 Id 2
变压器二次交流电流有效值
I 2rms Id
27
4.3
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作波形
28
4.3
单相桥式全控整流电路
单相桥式全控整流电路带反电动势负载的工作分析
交流直流变换电路
滤波电路
01
02
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。
07
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。
交流直流转换电路
交流直流转换电路的优势与不足
成本高
交流直流转换电路的成本较高， 对于一些小型设备或低成本应用 来说可能不太适用。
效率不是100%
虽然交流直流转换电路的效率已 经很高，但仍然无法达到100%， 存在一定的能源损失。
对电路设计要求高
交流直流转换电路需要精确的电 路设计和控制，否则可能会出现 转换效率低下或者稳定性差等问 题。
未来交流直流转换电路的发展趋势
高效化
随着技术的不断发展，未来交流 直流转换电路的效率将会进一步 提高，能源损失将会进一步减少。
小型化
随着应用的广泛，未来交流直流 转换电路将会更加小型化，方便
携带和使用。
智能化
未来交流直流转换电路将会更加 智能化，能够根据不同的需求进 行自动调整和控制，提高使用体
验和效率。
整流方式
半波整流、全波整流和桥 式整流等。
滤波电路的工作原理
滤波
去除脉动直流电中的交流成分， 使其成为平滑的直流电。
工作原理
滤波电路利用电容和电感的储能特 性，将交流分量存储在电容和电感 中，再逐渐释放到负载中，从而减 小输出电压的脉动。
滤波方式
电容滤波、电感滤波和复式滤波等。
稳压电路的工作原理
输入输出电压比的大小直接影响到电路的效率。如果输入输出电压比过大，会导致电路的效率降低，反之，如果输入输出电 压比过小，则会导致输出直流电压过低，无法满足应用需求。因此，选择合适的输入输出电压比是设计交流直流转换电路的 关键。
效率
效率是交流直流转换电路的重要性能指标之一，它表示转换电路将输入的交流电 能转换为直流电能的效率。效率越高，意味着转换过程中损失的能量越少，输出 的直流电压的质量也越高。
响应时间的大小受到多种因素的影响，如电路的设计、元 件的质量、工作频率等。为了减小响应时间，需要优化电 路设计、选择高性能的元件和合理设置工作频率。此外， 还可以采用先进的控制算法来提高转换电路的动态性能。
电力电子技术第3章直流交流变换电路课件
3、逆变角β
逆变时的控制角称为逆变角β，规定以α=π处作为
计量β角的起点，大小由计量起点向左计算。满足
如下关系：
3.2.2 逆变失败与最小逆变角的限制
1、逆变失败 可控整流电路运行在逆变状态时，一旦发生换相
3.3.1 电压型和电流型无源逆变电路
交-直-交变频器是把工频交流电先通过整流器整
成直流，然后再通过无源逆变器，把直流电逆变成 图3-7 电压型逆变电路
图3-8 电流型逆变电路
频率可调的交流电。
根据交-直-交变压变频器的中间滤波环节是采用电 容性元件或是电感性元件，可以将交-直-交变频器 分为电压型变频器和电流型变频器两大类。
（a）α=60°的整流状态
（b）α=120°的逆变状态
单相双半波电路α=60°的整流和α=120°的逆变时的仿真波形
要使整流电路工作在逆变状态，须满足两个条件： 1）变流器的输出Ud能够改变极性（内部条件）。 由于晶闸管的单向导电性，电流Id不能改变方向， 为实现有源逆变，须改变Ud的极性。即让变流器的 控制角α＞90°即可。
3.1 逆变的概念
逆变电路——把直流电逆变成交流电的电路。 按负载性质的不同，逆变分为有源逆变和无源逆变。 1）有源逆变——把逆变电路的输出接到交流电源上， 把经逆变得到的与交流电源同频率的交流电能返送到 该电源中，这样的逆变称作有源逆变。 2）无源逆变或变频——把直流电变换为交流电能， 直接向非电源负载供电的电路，称为无源逆变电路。
Id X B
2U
2
s
in
m
根据α= π-β，设 β=γ，则 ：
cos 1 Id X B来自2U2sinm
交流直流转换电路 (2)
降低能源损耗，是当前研究的热点问题。
02
高稳定性
交流直流转换电路在运行过程中可能会受到多种因素的影响，如负载变
化、电源波动等。提高电路的稳定性，减小因外界干扰导致的性能下降，
是未来发展的重要方向。
03
高可靠性
可靠性是衡量交流直流转换电路性能的重要指标之一。提高电路的可靠
性，减少故障发生概率，对于保障电力系统的稳定运行具有重要意义。
交流直流转换电路的应用
01
02
03
开关电源
开关电源是交流直流转换 电路的重要应用之一，它 将市电转换为设备所需的 直流电。
充电器
各种电子设备的充电器都 涉及到交流直流转换电路， 如手机、平板电脑等。
电子设备
许多电子设备内部都包含 交流直流转换电路，以提 供设备所需的直流电。
02
交流直流转换电路的工 作原理
交流直流转换电路 (2)
目录
• 交流直流转换电路概述 • 交流直流转换电路的工作原理 • 交流直流转换电路的设计与实现 • 交流直流转换电路的优化与改进 • 交流直流转换电路的未来发展趋势
01
交流直流转换电路概述
交流直流转换电路的定义
交流直流转换电路是指将交流电转换为直流电的电路。在电力电子技术和开关电 源中，这种转换是常见的需求，因为许多电子设备和电器只接受直流电。
滤波电路的种类
电容滤波、电感滤波、LC滤波等。
稳压电路的工作原理
稳压电路的作用
保持输出直流电压的稳定。
工作原理
通过负反馈和比较放大器，检测输出电压的变化，并调整整流和滤 波电路的参数，使输出电压保持稳定。
稳压电路的种类
线性稳压电源、开关稳压电源等。
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班级：11自动化2班姓名：王帅学号：201110320222
电力电子技术论文
交流变直流变换电路综述
基本概念
交直流转换有热电变换、电动系、静电系、电子系等方法。
迄今，热电变换仍是一种误差小、灵敏度高、有较好稳定性的交直流转换方法。
交流/直流(AC/DC)变换器AC-DC transfer
热电变换器由加热丝和热电偶组成，其间有云母绝缘，热电变换器原理示意图1.加热丝;2.云母片;3.热偶洪.隔离云母片; 5.冷端散热片;6.加热丝引线刃.热偶引线电流通过加热丝所产生的热量使热电偶产生热电势，大小决定于通过加热丝的电流。
有效值相等的交流和直流电流在加热丝上产生的电功率相等，翰出的热电势也相等，由此可实现交直流电流的比较。
热电变换器的交直流转换误差中包含有在热电转换过程中通过直流和交流电流时，由于一些物理效应(汤姆孙效应和帕尔蒂效应)的影响不同所引起的直流误差，这是因为，这些效应所引起的附加发热在通过直流时不能像通过交流时可以抵消。
此外，还有高频下容性泄漏和趋肤效应所引起的高频误差，以及低频下温度波动所引起的低频误差。
单元热电变换器的转换误差小于1 x 10一5，使用频率可到10MHZ;多元热电变换器的转换误差则小于1 x 10，但其频率特性较单元热点变换器的差，一般只使用在100khz以下。
中国研制的具有保护热电偶的多元热电变换器在4OHZ- 15kHZ范围内交直流转换误差小于1 x 10一‘。
还有一种称为薄膜型的热电变换器，是利用集成电路制造技术将加热丝和热偶都集中在一块小基片上而成的，目前有的已做到2(X)多个结。
其频率特性介于单结和多结变换器之间，可使用到1 MHz以上，在100翻Hz以下不确定度也可达10一6数t级。
近年来发展起来的模数转换器和采样及数据处理技术，也可看作为一种交直流转换方法，尽管准确度目前还比不上热电转换，但已经取得了很多实际应用。
当模数转换器对交流信号采样测量时，得到的是交流信号的瞬时值，再按照交流量的定义，通过计算获得如有效值、平均值等特征量模数转换器一般是以直流参考电压(齐纳管)为转换标准的，因此实际上这也是一种交直流转换。
为了提高转换精度，人们在提高数模转换器的性能(速率和位数)、改进采样策略和数据处理。
由于方法等方面进行了有意义的工作
工作原理
单相AC-DC变换电路设计以Boost升压斩波电路为主电路，MSP430F1611单片机作为微处理器。
通过检测电路，单片机控制电路，驱动电路完成对Boost
升压斩波电路实现闭环反馈控制。
硬件电路包括Boost升压斩波电路拓扑、场效应管驱动电路、电压采样电路、电流采样电路、矩阵键盘、5110液晶显示模块、辅助电源供电模块、和MSP430F1611单片机最小系统控制电路。
设计以Boost升压斩波拓扑电路作为电源主电路，控制部分以MSP430F1611单片机为控制微处理器。
交流20V-30V输入电压条件下Boost升压斩波电路可满
足36V 电压输出。
可通过编程建立输入电压、输入电流，输出电压、输出电流信号与功率因素控制量和输出电压的控制关系，采用PID 调节输出PWM 输入到控制驱动电路使场效应管工作。
整体电路设计简单，效率较高，电源扩展功能的设计更灵活。
电源输出电压、电流、功率因素等参数可调节性强。
方案设计框图如图1.2。
方案中电路设计简单，能实现电压稳定输出，MSP430F1611单片机作为控制处理器，通过程序算法实现输入电流对输入电压的跟随控制可实现功率因素的调整，键盘输入数据可实现功率因素的可控调节。
通过软件编程外接简单控制电路可实现电路控制扩展部分
升压电感设计
电感将决定在输入侧高频纹波电流的大小，且它的值与纹波电流的大小有关。
电感值由输入侧的交流电流峰值来决定。
由于最大的峰值电流出现在 线电压为最小值,负载最大时,所以有：
()()min 2272 5.30320
out
L pk in A P I V ⨯⨯=== 转换器的输入线电流峰值为 4.42A ，出现在交流电压为20V 时。
假如容许 2 0%的电流脉动，则有：
()0.2 1.0606L pk I A I ∆=⨯=
在升压型转换器中最大纹波电流发生在占空比为 50%时，即在升压比为2o in M V V ==电感值是由半波整流最低输出电压时的电流峰值在此电压时
的占空比D 以及开关频率所决定的，其关系式如下：
pk I 时的占空比()36260.2836
o in pk o D V V V =--==，()20in pk V =为输入电压为最低()3
0.9200.273002010in pk s D uH I L V f =⨯⨯⨯==⨯∆⨯，电路设计中电感取500uH 。
AC 输入
DC 输出 BOOST 拓扑电路 MSP430F1611单
片机控制
前馈电压、
电流信号 反馈 电压
整流电
路 5110液晶显示
矩阵键盘
电流检测
电路设计综述
AC-DC电路效率测试方法：电源输入端接入24V交流，在电源模块正常工作后，在AC输入端和DC输出端串联电流表，并联电压表。
调节负载使输出电流。
U，输入电流s I，输出电压0U输出电流0I。
测得示数后计算测得输入电压
s
出电路效率
1 功率因数测量模块
单片机的功率因数测量模块，利用电压、电流互感器采样稳定性，进行过零比较，得到稳定方波信号，从而得出电压电流相位差，求得功率因数。
2 整流模块
单项桥式整流电路，巧妙的利用了二极管的单向导电性，将四个二极管分成两组，根据副边电压极性分别导通，将副边电压的正极性端与负载的上端相连，将副边电压的负极性端与负载的下端相连，使负载上始终可以得到一个单方向的脉动电压。
3 升降压模块
SEPIC电路，该电路是开关电源六种DC/DC变换之一，该电路在一个电路中集成了升压、降压功能，充分具备了开关电源的优势。
4.3.4 电压互感器采样模块：
4 电压互感器利用的是电磁感应原理，是由闭合铁芯和绕组组成，对电路电压进行采样。
5 电流互感器采样模块：
电流互感器运行情况相当于二次侧短路的变压器，电流互感器将高电流按比例转换成低电流，对电路电流采样。
6 过流保护模块
过流保护的原理是：使用较小的康铜丝电阻对电路输出电流进行采样，反馈到单片机AD，一旦过流，单片机采取保护。
7 辅助模块
由于功率因数测量及过流保护需用到单片机，所以需要一个单片机及低压供电模块。
系统硬件，软件设计和元器件选择保证了电源带负载能力和功率因数调节的可实现性，该设计方案避免复杂模拟硬件电路的设计和调试过程。
通过程序用算法实现对功率因素的调节。
设计系统工作稳定，各项参数基本达到电源设计要求指标。