交流-直流变换器(整流器)
交流电压和直流电压转换公式
交流电压和直流电压转换公式
交流电压和直流电压是电学中常用的电压类型，转换公式如下：
1. 交流电压转直流电压公式
交流电压与直流电压最显著的不同就是其极性和大小变化。
交流电压为周期性变化的电压，而直流电压则是恒定的电压。
若要将交流电压转为直流电压，可以通过整流器的方式实现。
其中半波整流器和全波整流器是比较常见的两种。
其转换公式分别为：
半波整流器：Vdc = Vmax/π
全波整流器：Vdc = 2Vmax/π
其中Vmax为交流电压峰值，Vdc为转换后直流电压。
2. 直流电压转交流电压公式
直流电压可以通过变换器将其转换为交流电压。
变换器的种类很多，例如谐振变换器、斩波器等。
转换公式为：
Vout = Vdc * sin(2πft)
其中，Vdc为输入的直流电压，Vout为输出的交流电压，f为变换器的
工作频率，t为时间。
总结
上述公式是交流电压和直流电压转换的基本公式。
在实际应用中，转换器的种类和复杂程度会根据具体需求而变化。
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
AC-DC换流器
阅读报告 AC/DC换流器换流器（Converter）概念：是由单个或多个换流桥组成的进行交、直流转换的设备。
换流器的功能：实现交流-直流-整流器（Rectifer）的变换。
当触发角 <90°时，换流器运行于整流工况，叫整流器。
在电力电子技术的许多应用领域中，通常需要将工频的正弦交流电能变换为直流电能，即AC/DC转换。
AC/DC换流器，又称为整流器，是通过半导体开关器件（如SCR、GTO、GTR、IGBT和功率MOSFET等）的开通和关断作用，把交流电能变换成直流电能的一种电力电子变换器。
晶闸管换流阀的通断条件：换流阀的阳极电位必须高于阴极电位（即：阀电压必须是正向的）或在控制极加上触发所需的脉冲时导通；阀电流减小到零，且阀电压保持一段时间等于零或为负，使阀元件内多余载流子消失时关断。
按结构分可分为单桥（6脉动）和多桥（12脉动及以上）。
6脉动换流器是三相桥式换流回路而12脉动换流器是由两个交流侧电压相位差30°的6脉动换流器所组成的。
巨大多数直流输电工程均采用12脉动换流器，用于直流输电的电力换流器都采用三相桥式接线。
12脉动换流器：两个6脉动换流单元在直流侧串联而在交流侧并联。
换流变阀侧接线方式，必须一个为星形接线，另一个为三角形接线。
改善谐波性能，交流侧和逆变侧可只分别配备12k± 1次和12k次的滤波器，从而可简化滤波装置，缩小占地面积，降低换流站造价。
AC/DC换流器的应用1. 高压直流输电：相比于交流输电，直流输电有许多优点，适合远距离，大功率输电。
进行直流输电的首要任务是将工频的交流电能转换为直流电能，即AC/DC转换，然后经过直流线路输送到另一端，再经过DC/AC转换，变为工频交流电能。
由于我们要通过换流器对电能的传输进行控制，在直流输电中所用的是可控的AC/DC换流器。
2. 作为直流电源。
在需要直流电源的场合，通过AC/DC换流器将交流电能变换为直流电能作为直流电源。
整流器-1
电力电子学——电力电子变换和控制技术（第二版）第5 章交流－直流变换器（整流器）5.0 概述5.1 整流器的类型和性能指标5.2 不控整流电路5.3 单相桥式晶闸管相控整流电路5.4 三相半波相控整流电路5.5 三相桥式相控整流电路5.6 交流电路电感对整流特性的影响*5.7 相控整流电压的谐波分析*5.8 带平衡电抗器的双三相桥12脉波整流电路5.9 相控有源逆变电路工作原理5.10 相控整流及有源逆变晶闸管触发控制5.11 含有源功率因数校正环节（PFC）的单相高频整流*5.12 三相高频PWM整流小结整流：利用半导体电力开关器件的通、断控制，将交流电能变为直流电能称为整流。
整流器：实现整流的电力半导体开关电路连同其辅助元器件和系统称为整流器。
5.1 整流器的类型和性能指标高频PWM 整流类型对AC－DC变换的基本性能要求控制响应特性整流器的基本性能指标Dnm V V /若PF小，在I 一定时，则P 小cos φνV5.2 不控整流电路在交流电源与直流负载间插入二极管电路，利用二极管的单向导电性实现交流-直流电能变换。
5.2.1 单相半波不控整流工作原理：（理想情况下） 正半周ωt = 0 ∼πD 1承受正向电压而导通v D =v s , i D =i s 负半周ωt = π ∼ 2πD 1受反压截止，阻断电路。
v D =0, i D =0若负载有电感，则i D 通过D 0续流。
v s5.2.2 两相半波不控整流（或双半波不控整流）tωsi 2D i性能优于单相半波不控整流Stωsi 2D i5.2.3 单相桥式不控整流2sin s s v V tω=si si s i、C相由三个相同的脉波组成，脉波tωO π3π−3T T 3D B i i =D电源相电压有效值O Av 537Bv Cv 2sin A s v V tω=3t ω5t ω7t ω1t ωtω23D 1D 5D 1D 3D 6D 2D 4D 6D 2D 2t ω4t ω6t ω8t ω468Bv Cv A v Bv Cv POv ONv OtωD P Nv v =AB v AC v BC v BA v CA v CB v 32sin(30)o AB s v V t ω=+60otωⅠⅡⅢⅣⅤⅥⅡⅠOAi DI 脉波数m=6脉波宽60°()()()t d t V t d v V S AB D ωωπωπ°+⋅==∫∫°°°°30sin 233 3/109 03 09 03 lS l S V V V V 35.134.22363 ====ππ电源线电压有效值v sin(30sV t ω+tωO5.2.6 电容滤波的不控整流电路的脉动，改善了直流电压质量。
buck电路同步整流工作波形
Buck电路是一种常用的降压型直流-直流变换器，常用于电源管理系统中。
在Buck电路中，整流是将交流电信号转换为直流电信号的过程，同步整流器则是一种用来提高Buck电路效率的装置。
1. 同步整流器的作用同步整流器是一种可以提高Buck电路效率的重要组件。
在普通的Buck电路中，使用的是非同步整流器，它的效率受到开关管和二极管的限制。
而同步整流器使用开关管替代二极管进行整流，具有更低的导通压降和更小的反向漏电流，因此可以提高电路的整体效率。
2. 同步整流器的工作原理同步整流器使用两个开关管来代替传统的二极管，这两个开关管分别在Buck电路的高侧和低侧。
在高侧开关管导通时，输入电压通过高侧开关与电感L信息，电流开始增加；而在高侧开关管关断，低侧开关管导通时，电流通过电感L和负载进行导通和放电。
3. Buck电路同步整流的工作波形在Buck电路同步整流工作时，有两个重要的波形需要关注，分别是输出电压波形和电流波形。
3.1 输出电压波形在Buck电路同步整流工作时，输出电压的波形应当是稳定的直流信号。
在一个完整的工作周期内，输出电压随着开关管的导通和关断而有规律地变化，但整体上应保持在目标输出电压的范围内，波动应该尽量小。
3.2 电流波形在Buck电路同步整流工作时，电感L和负载的电流波形也是非常重要的。
电感L的电流波形应当是一个周期性的波形，随着开关管的导通和关断而有规律地变化；而负载的电流波形应当尽可能稳定，以保证电路的稳定输出。
4. 同步整流工作波形对电路性能的影响Buck电路同步整流的工作波形对电路性能有着重要的影响。
稳定的输出电压波形和合理的电流波形可以保证电路的稳定性和效率，而不稳定的波形则可能会导致电路的失效或损坏。
5. 结语Buck电路同步整流的工作波形是影响电路性能的重要因素，通过合理设计和控制，可以提高Buck电路的效率和稳定性。
在实际应用中，需要根据具体情况对工作波形进行实时监测和调整，以确保电路的正常运行和长期稳定性。
电气转换器工作原理
电气转换器工作原理电气转换器是一种将电能转换为其他形式能量的装置。
它是现代电气系统中不可或缺的组成部分，广泛应用于电力系统、电动机驱动、电子设备等领域。
本文将详细介绍电气转换器的工作原理。
1. 电气转换器的基本原理电气转换器的基本原理是根据能量守恒定律，将输入的电能转换为输出的其他形式能量。
它通过控制电流、电压和频率等参数的变化，实现能量的转换和调节。
2. 电气转换器的主要类型电气转换器根据能量转换的方式可以分为直流转换器和交流转换器两大类。
2.1 直流转换器直流转换器是将输入的直流电能转换为输出的直流电能或其他形式能量的装置。
常见的直流转换器有直流-直流变换器（DC-DC变换器）和直流-交流变换器（DC-AC变换器）。
2.1.1 直流-直流变换器直流-直流变换器是将输入的直流电压通过变换器的控制电路，转换为输出电压具有不同电平的装置。
它主要包括降压变换器、升压变换器和变压器等。
降压变换器将输入的直流电压降低到较低的电平，常见的有降压型开关电源；升压变换器将输入的直流电压提高到较高的电平，常见的有升压型开关电源；变压器将输入的直流电压变换为输出的直流电压，常见的有隔离型开关电源。
2.1.2 直流-交流变换器直流-交流变换器是将输入的直流电压转换为输出的交流电压的装置。
常见的直流-交流变换器有逆变器和交流电压调制器等。
逆变器将输入的直流电压转换为输出的交流电压，常用于太阳能发电系统、风力发电系统等。
交流电压调制器则是将输入的直流电压通过调制技术，转换为输出的交流电压，常用于电力系统中。
2.2 交流转换器交流转换器是将输入的交流电能转换为输出的交流电能或其他形式能量的装置。
常见的交流转换器有交流-直流变换器（AC-DC变换器）和交流-交流变换器（AC-AC变换器）。
2.2.1 交流-直流变换器交流-直流变换器是将输入的交流电压转换为输出的直流电压的装置。
常见的交流-直流变换器有整流器和有源滤波器等。
AC-DC Converter(相控整流)
二、电感性负载（续4）
（二）当α ＝φ 时，电流临界连续
稳态情况波形分析（ 特征）：
输入电流is为正弦波，滞后于电 源电压的角度为φ ；相当于电源不 经晶闸管而直接对RL供电。 负载电流iD 是“正弦双半波”；
整流电压直流平均值
VD VD 0 cos 2 2
VS cos 0.9VS cos
2
sin 2 2
晶闸管电流平均值Iav :
I av
1 2
ID
VS 1 cos a 0.45 ( ) R 2
一、电阻性负载（续4）
(五)基本量的计算 (4)次级绕组电流有效值IS＝负载电流有效值IL
IS IL 1
a
2V S R
VS sin t d ( t ) R
[cos cos( )]
VD 和ID与控制角α及导通角θ有关
二、电感性负载（续3）
负载断流时，输出整流电压、电流等参数的计算
VD
*
VD VD0
2
VD 2V S /
di D dt
1 2
D
[cos cos( )]
( 5 38 )
2 V S sin t L
90
0.45 2.57 0.707
120
0.226 2.97 0.427
150
0.006
180
0 0
IS/ID 功率因数PF
2.80 0.17
单相全波整流的电压、电流比值、功率因数与α的关系曲线
PF
1.0 PF
5 4 3 2 1 30 60 90 120 150 180
整流器简介
整流器（英文：rectifier）是把交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置及侦测无线电信号等。
整流器可以真空管，引燃管，固态矽半导体二极管，汞弧等制成。
相反，一套把直流电转换成交流电的装置，则称为“逆变器” （inverter）。
目录作的需要，通常在硅整流器中采用掺金的方法，以缩短注入少数载流子的寿命，从而达到减小恢复时间的目的。
为了减小器件因过压击穿造成损坏的可能性和提高整流装置的可靠性，可采用硅雪崩整流器。
在这种器件中，当反向电压超过允许峰值时，在整个PN结上发生均匀的雪崩击穿，器件可工作在高压大电流下，故能承受相当大的反向浪涌功率。
制作这种器件时要求材料缺陷少，电阻率均匀，结面平整，外露结区还应进行适当保护，避免发生表面击穿。
硒整流器的抗过载容量大，承受反向浪涌功率的能力也较强。
编辑本段三极管参数三极管的hFE参数与贮存时间ts相关，一般hFE大的三极管ts也较大，过去人们对ts的认识以及ts的测量仪器均较为欠缺，人们更依赖hFE 参数来选择三极管。
整流器在开关状态下，hFE的选择通常有以下认识：第一、hFE应尽可能高，以便用最少的基极电流得到最大的工作电流，同时给出尽可能低的饱和电压，这样就可以同时在输出和驱动电路中降低损耗。
但是，如果考虑到开关速度和电流容限，则hFE的最大值就受到限制；第二、中国的厂家曾经倾向于选用hFE较小的器件，例如hFE为10到15，甚至8到10的三极管就一度很受欢迎(后来，由于基极回路流行采用电容触发线路，hFE的数值有所上升)，hFE的数值小则饱和深度小，从而有利于降低晶体管的发热。
实际上，晶体管的饱和深度受到Ib、hFE两个因素的影响，因而通过磁环及绕组参数、基极电阻Rb的调整，也可以降低饱和深度。
编辑本段现状因为晶闸管整流器不包含运动部件，所以晶闸管整流器系统的维修减少了。
注意到的一个优点是晶闸管整流器的调节速度较二极管整流器快。
在过程特性的阶跃期间，晶闸管整流器常常调节很快，以致能够避免过电流。
电路中的电力电子变换器与控制
电路中的电力电子变换器与控制电力电子变换器是电路中广泛应用的一种电力转换装置，它能够将电能在不同电压、电流和频率下进行变换。
在各种电力电子设备中，电力电子变换器是至关重要的组成部分，能够满足各种电力需求，并实现能源的有效利用。
本文将探讨电路中的电力电子变换器的原理、应用以及相应的控制方法。
一、电力电子变换器的原理与分类电力电子变换器的工作原理是利用开关器件（如晶体管、功率MOSFET、IGBT等）进行电能的转换。
它根据输入和输出电信号的性质的不同进行分类。
常见的电力电子变换器包括交流/直流变换器（AC/DC Converter）、直流/交流变换器（DC/AC Converter）、直流/直流变换器（DC/DC Converter）等。
这些变换器可根据不同的电力应用进行组合和调节，以满足各种电力需求。
1. 交流/直流变换器交流/直流变换器将交流电转换为直流电，常见的应用是电源适配器，它能够将交流电源转换为所需的直流电压和电流以供设备使用。
其主要电路包括整流器和滤波器两部分，整流器将交流电转换为脉动的直流电，而滤波器则平滑输出的直流电。
控制方法主要包括PWM控制和电流控制等。
2. 直流/交流变换器直流/交流变换器将直流电转换为交流电，常见的应用包括逆变器和交流调压器。
逆变器能够将直流电源转换为交流电源，常用于太阳能发电系统和UPS（不间断电源）等领域。
交流调压器则能够调节交流电压的大小，以适应各种负载需求。
其控制方法包括SPWM（正弦波脉宽调制）控制和多电平逆变控制等。
3. 直流/直流变换器直流/直流变换器能够将直流电转换为不同电压和电流的直流电，常见的应用包括DC-DC Buck Converter和Boost Converter等。
Buck Converter能够将输入电压降低到所需的输出电压，而Boost Converter 则能够将输入电压提升到所需的输出电压。
其控制方法包括脉宽调制控制和电流反馈控制等。
电力变流设备的主要类型
一二三电力变流设备的主要类型 电力变流设备包括电力电子变流器和变流器自身运行必要的辅助装置，以及不能进行物理拆分的其他专用的应用部件的设备。
根据电力变流器的变换方式、变换对象、主电路阀器件的关断方式、连接的直流系统、主电路使用的阀器件类型、应用领域等分类方式，电力变流器可以分成不同种类的类型。
按变换的方式分类 半导体变流器采用的变换方式可分为: 1、交流到直流的变换：整流器； 2、直流到交流的变换：逆变器； 3、直流到直流的变换(直流-直流变换)：例如直接直流变换器、间接直流变流器； 4、交流到交流的变换(交流交流变换)：例如直接交流变流器、间接交流变流器； 5、通断控制方式：例如周期性和(或)非周期性电力电子开关。
按变换的对象分类 对电能的一个或多个特性进行变换、调节或控制，例如 1、频率包括零频率：例如变频器； 2、电压：例如电压控制器； 3、电流：例如电流控制器、温度控制器、电力电子加热设备； 4、相数和相位角：例如相数变换器、相位角调节器； 5、有功功率潮流； 6、无功功率潮流：例如静止式动态静态无功功率补偿发生装置器(TCR)、晶闸管控制串联电容器(TCSC)等； 7、波形：例如有源谐波滤波器、无源谐波滤波器； 8、负载电能的品质。
按主电路阀器件的关断方式分类 半导体变流器主电路阀器件的关断方式可分为: 1、外部换相关断，例如电网换相变流器、负载换相变流器等； 2、自换相关断：例如电容自换相变流器、GTO变流器、IGBT 变流器等。
四五六按连接的直流系统分类 直流系统连接的变流器，可根据直流系统的滤波情况(电流或电流)分为 1、电流型变流器； 2、电压型变流器。
按主电路使用的阀器件类型分类 半导体变流器主电路使用的阀器件可分为: 1、具有正向导通、反向阻断特性的不可控阀器件，例如：整流二极管； 2、具有可控正向导通特性的阀器件，例如：品闸管； 3、具有可控正向导通和可控正向关断特性的阀器件，例如：IGBT、GTO、功率晶体管； 4、两个方向都可控的阀器件，例如：双向晶闸管。
AC-DC变换器(整流和有源逆变电路)
1π
20
2U2sintd(t)0.4U 52
电源变压器副边电压有效值为U2
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
表5-2 单相半波不控整流电路阻感负载时各区间
u2
ud
L eL
各区间工作情况
R b)
感性负载ω时t ，直流 0～π 电压将出现负值，
π～ωt1 ωt1～2π
u2 O
t1
2
降低了直二流极平管均导电 t 压 通情况
AC
+ -
R
AC + -
ud
VD2
VD1
-
AC +
R
-
AC +
ud
VD2
b)
c)
d)
图5-2 单相全波整流负载电压波形 a)单相全波整流电路负载电压波形 b)单相全波整流电路 c)交流输入正
半周整流电路工作图 d)交流输入负半周整流电路工作图
5.2.1 单相不控整流电路
表5-4 单相全波整流电路各区间工作情况
ωt 二极管导通情况
负载电压ud 负载电流id 整流二极管电流iVD1 续流二极管电流iVD2 整流二极管端电压 uVD1 续流二极管端电压 uVD2
0～π VD1导通、 VD2截止 u2 水平直线 矩形波
0 0
π～2π VD1截止、 VD2导通 0
0 矩形波 u2
-|u2|
0
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
电力电子技术在高速列车供电系统中的应用
电力电子技术在高速列车供电系统中的应用随着科技的发展和社会对高速列车的需求增加，高速列车供电系统的可靠性、效率和稳定性变得越发重要。
在这个背景下，电力电子技术应运而生，成为高速列车供电系统的关键技术之一。
本文将探讨电力电子技术在高速列车供电系统中的应用，并分析其在提高系统效率和稳定性方面的作用。
1. 交流-直流变换器（AC/DC Converter）在高速列车供电系统中，交流-直流变换器（AC/DC Converter）是必不可少的设备。
它将来自电网的交流电转换为高速列车所需的直流电。
传统的整流器在效率和可靠性方面存在诸多问题，而采用电力电子器件构成的交流-直流变换器则具有更高的效率和更低的功率损耗。
电力电子器件的快速开关特性和可调节的电压转换功能使得交流-直流变换器能够快速响应电网电压的波动，并能够在列车启动和制动时灵活地调整输出电压。
因此，电力电子技术在交流-直流变换器中的应用显著提高了供电系统的效率和稳定性。
2. 逆变器（Inverter）除了交流-直流变换器，逆变器（Inverter）也是高速列车供电系统中重要的电力电子设备之一。
逆变器将直流电转换为交流电，为高速列车的电动驱动系统提供所需的交流电能。
传统的电力逆变器在频率和电压调节方面存在限制，而采用电力电子器件构成的逆变器具有快速调节的特性，能够在不同运行条件下灵活控制输出频率和电压。
此外，电力电子技术还可以实现逆变器的能量回馈功能，在高速列车制动时将制动能量转换为电能并反馈回电网。
因此，电力电子技术在逆变器中的应用不仅提高了供电系统的效率和稳定性，还有助于能源的节约和回收利用。
3. 高效能电机驱动系统在高速列车供电系统中，高效能电机驱动系统是实现列车高速行驶的关键。
电力电子技术在电机驱动系统中的应用能够提高动力转换效率和控制精度。
通过采用电力电子器件驱动电机，可以提供高效能的动力输出，减少能量的损耗。
此外，电力电子技术还能够实现对电机的精确控制，使得高速列车在起动、制动和转弯等运行过程中更加稳定和安全。
整流器整流原理
整流器整流原理一、整流器的概述整流器是电子电路中常用的一种电源变换器件，其主要功能是将交流信号转换为直流信号。
在实际应用中，整流器广泛应用于各种电子设备中，如电视机、音响、计算机等。
整流器的工作原理非常简单，但却是实现直流供电的基础。
二、整流器的分类根据不同的工作方式，整流器可以分为无源整流和有源整流两种类型。
其中，无源整流主要包括单相半波整流、单相全波整流和三相全波整流；有源整流则包括晶闸管（SCR）和二极管（Diode）等。
三、单相半波整流1. 原理单相半波整流主要由一个二极管和一个负载组成。
当正弦交流输入信号通过二极管时，只有正半周才能通过负载输出，而负半周则被阻挡。
因此，在输出端得到了一个具有脉冲性质的直流信号。
2. 优缺点单相半波整流的优点是结构简单，成本低廉；缺点是输出效率低下，并且存在较大的纹波因素。
四、单相全波整流1. 原理单相全波整流主要由两个二极管和一个中心点负载组成。
当正弦交流输入信号通过两个二极管时，正半周的信号通过上面的二极管，负半周的信号则通过下面的二极管，然后经过中心点负载输出。
因此，在输出端得到了一个具有较小纹波的直流信号。
2. 优缺点单相全波整流的优点是输出效率高，纹波因素小；缺点是结构复杂，成本较高。
五、三相全波整流1. 原理三相全波整流主要由六个二极管和一个中心点负载组成。
当三相正弦输入信号通过六个二极管时，每个周期内都会有两个二极管导通，从而实现了对交流信号的完全整流。
因此，在输出端得到了一个具有很小纹波的直流信号。
2. 优缺点三相全波整流的优点是输出效率高且稳定性好；缺点是结构复杂，并且需要使用三相电源。
六、晶闸管整流器1. 原理晶闸管（SCR）整流器主要由一个晶闸管和一个负载组成。
当正弦交流输入信号通过晶闸管时，只有在控制极触发后，才能导通电流，从而实现了对交流信号的整流。
因此，在输出端得到了一个具有较小纹波的直流信号。
2. 优缺点晶闸管整流器的优点是输出效率高，并且稳定性好；缺点是需要使用控制电路来触发晶闸管，并且价格较高。
电力变换的四大类型及应用
电力变换的四大类型及应用电力变换是一种将电能从一种形式转换为另一种形式的技术，它在电力系统中起着至关重要的作用。
根据能量转换的不同方式，电力变换可以分为四大类型：直流到直流（DC-DC）变换、交流到交流（AC-AC）变换、直流到交流（DC-AC）变换和交流到直流（AC-DC）变换。
直流到直流变换（DC-DC变换）主要是将一个直流电能源转换为另一个直流电能源，常用的方法有：1. 降压变换器（Buck Converter）：将高电压降至低电压。
2. 升压变换器（Boost Converter）：将低电压提升至高电压。
3. 反激变换器（Flyback Converter）：能够提供隔离性的降压或升压变换。
4. 双向变换器（Buck-Boost Converter）：既能降压又能升压，具有较大的灵活性。
DC-DC变换器的应用非常广泛，例如电动汽车充电、太阳能光伏系统、电池供电系统等。
交流到交流变换（AC-AC变换）是指将一个交流电能源转换为另一个交流电能源，常用的方法有：1. 双绕组变压器（Transformer）：通过变压器的变压比实现电压的升降。
2. 同步变压器（Synchronous Transformer）：具有可调整变比的变压器。
3. 静态变频器（Static Frequency Converter）：可以实现交流电的变频。
AC-AC变换器的应用非常广泛，例如电网电压控制、变压器调压、电机调速等。
直流到交流变换（DC-AC变换）主要是将直流电能源转换为交流电能源，常用的方法有：1. 逆变器（Inverter）：逆变器将直流电能转换为交流电能，逆变器常用于太阳能光伏发电系统和电动汽车驱动系统。
DC-AC变换器的应用非常广泛，可以实现从低压直流到高压交流或者从低频直流到高频交流，例如太阳能发电系统中的逆变器将直流电能转换为交流电能，以便输入到电网中。
交流到直流变换（AC-DC变换）是指将交流电能源转换为直流电能源，常用的方法有：1. 整流器（Rectifier）：通过整流器将交流电转换为直流电。
电气工程概论第四章电力电子技术与电力传动
DC-DC直流斩波主电路
•(a)
•(b)
•电气工程概论
4.7.3 交流电机传动
• 目前交流电机最为普遍的调速方法，无论是同步电机
还是异步电机，都是通过调节定子电压(电流)的频率fs来
实现。
•电气工程概论
Hale Waihona Puke •电气工程概论人们研究了交流电机的调速，并取得了良好的效果，使这在某些 调速场合代替了直流电动机。
除了普通的直流电机和交流电机外，还有各种微控电机。微控电 机广泛用于各种家电、办公设备和伺服控制系统中。微控电机的 发展和应用，也是电机发展和应用的一个重要方面。
电力拖动系统又称为电力传动系统或电机调速系统。电机调速传 动分为工艺调速传动、节能调速传动、牵引调速传动和精密、特 种调速传动四大类。
电动机分为直流电机和交流电机两种。在电机的发 展史上，直流电机发明较早，它的电源是电池。后 来才出现了交流电机。
直流电动机具有调速范围广、易于平滑调速；起动 、制动和过载转矩大；易于控制，可靠性较高等优 点。但直流电机有一个突出的缺点——换流问题。 它限制了直流电机的极限容量，又增加了维护的工 作量。
•电气工程概论
正是因为电力传动系统具有如此广泛的应用背景 ，再加上电力电子技术的飞速发民，近十年来全 球工业应用的电机调速装置增长了25%，远远超 过了前30年的增长率。
随着微电子技术和自动控制技术的发展，使全数 字微机控制的电力拖动系统得以问世并迅速发展 起来。微机控制技术在电力拖动系统中的应用给 这一领域注入了新的活力，使之呈现现出蓬勃发 展的新景象。
采用SVC、DVR和APF的电能质量 控制示意图
•电气工程概论
• 4.5 电力电子技术的主要应用领域
5.1 整流器的类型和性能指标
VS cos1
若PF小，在PAC一定时，则IS大 若PF小，在IS一定时，则PAC小
输入功率
整流器 全波整流
依据交流电源的相数分类 单相整流
整流器 三相整流
依据所用开关器件及控制能力分类 不控整流
整流器
半控整流
全控整流
全由不控开 关器件构成
由可控和不 控器件构成
全由可控开 关器件构成
依据控制原理的不同分类 相控整流
整流器 高频整流
03 整流器的性能指标
对整流器的基本性能要求
交流电流中的 谐波电流小！
I
2 Sn
I
2 S1
I
2 h
n2
基波电流有效值
THD Ih IS1
I
2 S
I
2 S1
IS1
2
IS IS1
1
ISn2
n2
IS1
输入电流总畸变率是整流器的输入性能评价指标。
输入功率因数 PF (Power Factor)
PF PAC / S , S VS IS
若交流输入电压无畸变，则
基波位移因数DPF
PF PAC / (VS IS ) VS IS1 cos1 / (VS IS ) (cos1) IS1 / IS cos1
基波 因数
IS1
IS
IS1
I
2 S1
I
2 Sn
n2
输入电流有效值：
1
1
I
2 Sn
n2
I
2 S1
1 1 THD2
IS
PAC VS PF
PAC
Vrms VD
2
1
电压脉动系数 Sn
Sn Vnm / VD
AC-DC Converter(不控整流)
I S1 = IS I S1
2 I S1 2 + ∑I Sn n=2 ∞
=
1
2 1+ ∑I Sn n=2 ∞ 2 I S1
=
1 1+ TH 2 D
基波电流数值因数（简称基波因数）是基波电流有效值与总电流有效值之 基波电流数值因数（简称基波因数） 比值。 比值。
2.2 不控整流电路
2.2.0 概述 2.2.1 单相半波不控整流 2.2.2 两相半波不控整流（或双半波不控整流） 两相半波不控整流（或双半波不控整流） 2.2.3 单相桥式不控整流 2.2.4 三相半波不控整流 2.2.5 三相桥式不控整流 2.2.6 电容滤波的不控整流电路
2
2.1 整流器的类型和性能指标（续2） 整流器的类型和性能指标（ ） 电压脉动系数Sn 电压脉动系数Sn 定义：整流输出电压中最低次谐波幅值 定义：整流输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流 平均值V 平均值 D之比 。
Sn=Vnm/VD
2.1 整流器的类型和性能指标（续3） 整流器的类型和性能指标（ ） 输入电流总畸变率THD (Total Harmonic Distortion) 输入电流总畸变率 交流输入电流中除基波电流I 交流输入电流中除基波电流 s1外通常还含有各 次谐波电流I 次谐波电流 sn（n＝2，3，4，…） 。 THD的定义：除基波电流外的所有谐波电流总 定义： 有效值与基波电流有效值之比值
2 VH = Vrms −VD 2
电压谐波（纹波）系数的定义： 电压谐波（纹波）系数的定义：输出电压中的交流谐 与直流平均值V 之比值。 波有效值 VH与直流平均值 D 之比值。表示为
γ v = RF =VH /VD
可以进一步表示为 ：
交流-直流变换器(整流器)
2
5.1 整流器的类型及性能指标
整流器的类型很多，可归纳分类如下： 1.按交流电源电流的波形可分为： （1） 半波整流。（2）全波整流。 2.按交流电源的相数的不同可分为：
（1） 单相整流。（2）三相整流。
3.按整流电路中所使用的开关器件及控制能力的不同可分为： (1） 不控整流。（2）半控整流。（3）全控整流。 4.按控制原理的不同可分为： （1） 相控整流。（2）高频PWM整流。 3
因此
Vrms v VH VD RF 1 Vd
4
2
2.电压脉动系数Sn：
输出电压中最低次谐波幅值Vnm与直流平均值VD之比。
Sn=Vnm/VD 3.输入电流总畸变率THD（Total Harmonic Distortion）：
输入电流中除基波外的所有谐波电流有效值与基波电流有效值之比。
图5.1 单相半波不控整流
电源电流中的直流分量很大。 很少实用。
8
5.2.2 两相半波不控整流
（双半波不控整流）
原理及波形分析：
性能优于单相半波不控整流：
正负半波均有输出，整流电压直 流平均值高了一倍；
1 VD
0
2VS sint d t 2
2 VS 0.9VS
7
5.2.1 单相半波不控整流
整流电压直流平均值
1 2
VD
0
2VS sint d t
2
VS 0.45VS
VD只与VS有关，不能被调控； 仅正半周有输出：在一个电源周 期中仅一个电压脉波（脉波数）， 称为“半波”；输出电压脉动大，
维也纳整流控制算法
维也纳整流控制算法
维也纳整流控制算法（Vienna Rectifier Control Algorithm）是一种用于交流-直流（AC-DC）变换器系统的控制算法。
维也纳整流器是一种拥有自适应控制能力的交流-直流变换器，主要用于驱动无刷直流电机。
它的主要优点是使得电机能够实现高效率、高性能的运行。
维也纳整流控制算法的核心思想是通过控制电流的相位和幅值来实现交流-直流变换器的输出电压和电流的精确控制。
具体来说，该算法通过测量输入电压和输出电压，并计算控制模块的输出电流命令值，从而调整输入电压和输出电压之间的相位差和幅值，使其保持恒定。
维也纳整流控制算法主要包括两个控制环路：交流电压循环（AC voltage loop）和直流电压循环（DC voltage loop）。
交流电压循环主要用于控制输出电流的幅值，通过调整直流电压的参考值来达到目标值。
直流电压循环主要用于控制输出电流的相位，通过调整交流电压的相位角来达到目标值。
这两个控制环路相互协调工作，可以实现电流的精确控制。
维也纳整流控制算法在工业应用中具有广泛的应用，特别适用于驱动无刷直流电机的应用。
它能够提供高效率、高性能的电机控制，提高系统的稳定性和响应速度。
同时，该算法还具有较高的鲁棒性和适应性，能够自动调整控制参数以适应
不同的工况和负载变化。