电力电子技术直流交流变换技术
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。
电力电子技术第二章直流-直流变换技术
工业自动化设备
工业自动化设备是直流-直流变换器的又一应用场景。工业 自动化设备需要大量的直流电源，如电机驱动器、传感器 等，通过直流-直流变换器为其提供稳定的电流和电压。
直流-直流变换器在工业自动化设备中具有高效率、高可 靠性、小型化等优势，能够提高设备的性能和稳定性，降 低维护成本。
航空电子设备
详细描述
升压型变换器通过控制开关管，使部分或全部输入电压被储能元件（如电感） 所吸收，并在开关管断开时将能量释放到负载上，从而实现电压的升高。其工 作原理基于电感的磁能积蓄和释放。
反极性型（Inverting）变换器
总结词
反极性型变换器是一种将输入直流电压反向并降低至所需电压的变换器。
详细描述
反极性型变换器通过控制开关管，使输入电压与储能元件（如电容）共同作用， 产生与输入电压极性相反的输出电压。其工作原理基于电容的电荷积蓄和释放。
优化控制参数
根据系统的动态特性和稳态特性，合理调整控制参数，以提高系统 的响应速度、稳定性和精度。
考虑动态特性和负载特性
根据系统的动态特性和负载特性，进行控制策略的优化，以实现更 好的系统性能。
能效优化与电磁兼容性设计
01
02
03
提高能效
通过优化电路拓扑和控制 策略，降低系统的能耗和 热损耗，提高能效。
的同步通断和变压器的工作原理。
Part
03
直流-直流变换器的应用场景 与优势
电动汽车充电系统
电动汽车充电系统是直流-直流变换器的重要应用场景之一。通过将交流电转换为直流电， 为电动汽车电池充电提供稳定的电流和电压。
直流-直流变换器在电动汽车充电系统中具有高效率、高可靠性、高功率密度等优势，能 够提高充电速度、延长电池寿命，并保障充电过程的安全可靠。
电力电子技术_交流-交流变换技术
单窄脉冲控制运行示意
宽脉冲或脉冲列控制运行示意
5.2
单相交流调压电路
参数分析（ π）
负载电压有效值：
Uorms 1 sin2 sin2( ) 2 ( 2 U sin t ) d t U rms rms π π
2
负载电流有效值：
5.2
单相交流调压电路
U orms mT Urms Tc
晶闸管交流调功器
输出电压： 输出功率： Po mT P1
Tc
两种工作模式示意
5.2
单相交流调压电路
晶闸管交流无触点开关
5.3
三相交流调压电路
三相交流调压电路常见结构
5.3
三相交流调压电路
Y型联接三相交流调压电路结构
其中：
D ton Tc
n nπD
c 2π / Tc
5.2
单相交流调压电路
常用交流开关电路结构
5.2
单相交流调压电路
常用控制模式
互补控制
uip和uin分别为交流正、负半周对应的同步信号，控制 交流开关导通的参考方向。
当uip有效时，VT1和VT3交替施加驱动信号，当uin有
负载电流等于交流电源电流
5.2
单相交流调压电路
2U rms sint 2 U rms 1 ( ) d ( t ) 2π R R
π
（3）流过晶闸管的电流平均值和有效值：
I VTrms sin2 π 1 I orms 4π 2π 2
（4）电路的功率因数：
P I orms U orms U orms sin2 π S I inrms U inrms U rms 2π π
电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术在电力系统中的应用随着电子技术的迅速发展，电力电子技术得到了广泛的应用。
电力电子技术是指将电力和电子技术相结合，通过半导体器件将电力进行变换、传递和控制的技术。
在电力系统中，电力电子技术的应用已经成为了研究的热点之一。
一、电力电子技术的概述电力电子技术是一种电力工程和电子工程相结合的技术。
其主要应用在将电力进行变换、传递和控制的过程中。
电力电子技术的发展可以追溯到1960年代，当时出现了用半导体器件实现交流电到直流电的变换技术，即交流输电系统的直流输电技术（HVDC）。
这项技术实现了对远距离长距离输电的需求，缩短了电力传输距离，减少了线路损耗，提高了电力传输的效率和可靠性。
随着时代的发展，电力电子技术应用领域不断扩大，如市电变频器、电力电容、UPS等系统都是电力电子技术的代表。
电力电子技术的发展，推动了电力系统的革新，提升了电力传输的能力和效率，实现了电网智能化、数字化、可靠性和安全性的大幅提升。
二、1、 HVDC交流输电系统的直流输电技术（HVDC）是电力电子技术在电力系统中的基础应用之一。
它可以将交流电转换成直流电，从而实现不同地点之间的电力互联、跨越海洋和山区、进行长距离电力输送。
HVDC技术可以提高输电线路的容量、减少输电损耗，并且提高电力传输的可靠性。
HVDC技术正在逐渐普及，已经被应用到欧洲、北美、亚洲等地区的多条输电线路中，成为了电力系统中重要的输电方式。
2、 FACTS灵活交流输电系统（FACTS）技术是一种电力电子技术，它可以根据负荷不同而调整电力系统的电压、电流和相角，从而提高电力系统的稳定性、可靠性以及抗干扰能力。
FACTS技术可以使电力系统在电力负载发生变化时，自动调整电力参数和稳定电力系统，从而提高电网的稳定性，减少配电线路的损耗，降低能源消耗和污染排放。
3、 STATCOM静止补偿器（STATCOM）是一种电力电子设备，它可以在电力系统中自动实现电容电抗补偿，从而提高电力系统的稳定性和可靠性，减少电力线路的损耗。
电力电子技术中的电能变换与传输的原理是什么
电力电子技术中的电能变换与传输的原理是什么电力电子技术是研究电力的变换、传输和控制的学科，其应用广泛涉及各个领域，如能源转换、电动汽车、可再生能源等。
电力电子技术的核心在于电能的变换与传输，本文将从变换和传输两个方面依次介绍电力电子技术中的原理和应用。
一、电能的变换原理1. 直流与交流之间的变换直流电能与交流电能之间的转换通常采用功率电子器件，例如变流器和逆变器。
变流器将交流电转换为直流电，逆变器则将直流电转换为交流电。
它们通过控制电压和电流的波形来实现电能的变换。
这些功率电子器件可通过开关操作来改变电能的传输方式，从而实现电力质量的调节和系统的稳定运行。
2. 频率的变换频率的变换是电能变换的重要环节，尤其在交流电能的变换中。
变频器是一种常见的电力电子设备，它可以将电源的频率进行调整，从而使电能在不同的应用场景中更加灵活地使用。
通过变频器的控制，电能可以在不同的频率下传输，实现不同设备对电能的要求。
3. 峰-平比的变换在电能传输过程中，峰-平比是指信号波形峰值与其平均值之比。
通过调整峰-平比，可以实现电能的传输和变换。
例如，在交流电传输中，变压器可以通过改变输入和输出绕组的匝数比来变换电压，从而实现对电能峰-平比的调整。
二、电能的传输原理1. 无线电传输无线电传输是指通过无线电波将电能传输到远距离的过程。
这种传输方式适用于一些特殊场景，例如无线充电、远程通信等。
无线电传输基于电磁感应原理，利用电磁波的电能将电能从一个地方传输到另一个地方。
无线电传输在电力电子技术中起到了重要作用，使得电能的传输更加便捷和灵活。
2. 电缆传输电缆传输是指通过导线将电能从一点传输到另一点的过程。
电缆传输通常用于短距离的电能传输，例如在建筑物内部的电力输送。
电缆传输利用导线的导电性能将电能传输到目标地点，经过配电系统的调节和分配，最终供应给用户使用。
3. 转换器传输转换器传输是指通过电能转换器将电能从一种形式转换为另一种形式并传输到目标地点的过程。
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。
电力电子技术
电力电子技术1.1：电力变换通常可分为四大类，即交流变直流(AC-DC)、直流变交流(DC-AC)、直流变直流(DC-DC)和交流变交流（AC-AC ）。
交流变直流称为 整流 ，直流变交流称为 逆变 。
1.2：(1)；晶闸管是通过对门极的控制能够使其导通而不能使其关断的器件，属于 半控型器型 。
对晶闸管电路的控制方式主要是相位控制方式，简称 相控方式 。
（2）；才用全控型器件的电路的主要控制方式为脉冲宽度调制(PWM)方式。
相对应相位控制方式，可称为斩波控制方式，简称 斩控方式 。
2.1.2：电力电子器件在实际应用中，一般是由 控制电路 、 驱动电路 、和以 电力电子器件 为核心的主电路组成一个系统。
2.1.3：电力电子器件分为以下三类：1）通过控制信号可以控制其导通而不能控制其关断的电力电子器件被称为 半控型器件 。
2）通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的女电力电子器件被称为全控型器件 。
3）也有不能用控制信号来控制其通断的电力电子器件，因此也就不需要驱动电路，这就是 电力二极管 ，又被称为 不可控器件 。
2.2.1：从外形上看，电力二极管可以有 螺栓形 、 平板形 等多种封装。
2.3.2：晶闸管正常工作的特性如下：1）当晶闸管承受反向电压时，无论门极是否有触发电流，晶闸管都 不会导通 。
2）当晶闸管承受正向电压时，仅在门极有触发电流的情况下晶闸管 才能导通 。
3）晶闸管一旦导通，门极就失去控制作用，无论门极触发电流是否还存在，晶闸管都 保持导通 。
4)若要使已导通的晶闸管 关断 ，只能利用外加电压电路的作用使流过晶闸管的电流降到接近零的某一数值以下。
2.3.4:晶闸管的派生器件分为哪几类 快速晶闸管 、 双向晶闸管 、 逆导晶闸管 、光控晶闸管 。
3.1.1：（1）从晶闸管开始承受正向阳极电压起，到施加触发脉冲止的电角度称为 触发延迟角 ，α用表示，也称 触发角 或 控制角 。
电力电子技术概述
电力电子技术概述电力电子技术是指在电力系统中应用电子元器件和电子技术，从而实现对电能的调节、变换和控制的一门技术。
它在现代电力系统中扮演着重要的角色，对于提高电力传输、转换和利用效率起到至关重要的作用。
本文将概述电力电子技术的基本原理、应用领域和未来发展趋势。
一、基本原理电力电子技术的基本原理是通过应用晶体管、二极管、开关等电子元件，实现对电能的调节和控制。
通过改变电压、电流的形状、频率和幅值来实现对电能的变换。
电力电子技术的核心是开关技术和变换技术。
1. 开关技术：开关技术是指通过控制开关的通断状态，来控制电流和电压的变化。
常见的开关元件有晶体管、功率开关管等。
通过合理的开关控制，可以实现电流的调节、电压的变换等功能。
2. 变换技术：变换技术是指通过变换电流和电压的形状、频率和幅值，将电能从一种形式转换为另一种形式。
常见的变换技术有直流-直流变换、直流-交流变换等。
通过变换技术，可以将电能从电网中提取出来，或者将直流电能转换为交流电能。
二、应用领域电力电子技术在多个领域广泛应用，其中包括能源转换、电力传输和利用、电动汽车等。
1. 能源转换：电力电子技术在可再生能源领域发挥着重要作用。
通过电力电子技术，可以将太阳能、风能等可再生能源转换为电能，从而实现清洁能源的利用。
2. 电力传输和利用：电力电子技术在电力系统中的传输和利用环节起着关键作用。
通过电力电子技术，可以实现高压交流输电与变频无级调速控制，提高电力传输效率和系统稳定性。
3. 电动汽车：电力电子技术在电动汽车领域的应用不断增加。
通过电力电子技术，可以实现电动汽车的充电与放电控制、能量回馈、效率提升等功能，推动电动汽车的发展与普及。
三、未来发展趋势随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，电力电子技术将在未来得到更广泛的应用和发展。
1. 高效能源转换：未来电力电子技术将更加注重能源转换的高效率。
通过研究和改进电力电子器件的性能，提高能源转换效率，减少能源损失，从而推动清洁能源的大规模利用。
电力电子技术第2章 交流-直流变换电路习题和答案K
一、选择题2-1、单相半波电阻性负载可控整流电路中，控制角α的最大移相范围是( D)A、0º-90°B、0º-120°C、0º-150°D、0º-180°2-2、单相半波可控整流电路输出最大直流电压的平均值等于整流前交流电压的（C）倍。
A 1，B 0.5，C 0.45，D 0.9.2-3、单相半控桥整流电路的两只晶闸管的触发脉冲依次应相差（A ）度。
A、180°，B、60°，C、360°，D、120°2-4、在单相桥式全控整流电路中，大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（A）。
A、0°～90°B、0°～180°C、90°～180°2-5、普通的单相半控桥可控整流装置中一共用了（B ）晶闸管。
A 一只，B 二只，C 三只，D 四只。
2-6、在单相全控桥整流电路中，两对晶闸管的触发脉冲，应依次相差（A）度。
A 、180度；B、60度；C、360度；D、120度2-7、α为( C )度时，三相半波可控整流电路电阻性负载输出电压波形处于连续和断续的临界状态。
A，0度，B，60度，C，30度，D，120度，2-8、晶闸管触发电路中，若改变（B）的大小，则输出脉冲产生相位移动，达到移相控制的目的。
A，同步电压，B、控制电压，C、脉冲变压器变比。
2-9、三相半波可控整流电路的自然换相点是( B)A、交流相电压的过零点；B、本相相电压与相邻相电压正、负半周的交点处；C、比三相不控整流电路的自然换相点超前30°；D、比三相不控整流电路的自然换相点滞后60°。
2-10、α=（ 60度）度时，三相全控桥式整流电路带电阻负载电路，输出负载电压波形处于连续和断续的临界状态。
A、0度；B、60度；C、30度；D、120度；2-11、三相全控桥式整流电路带大电感负载时，控制角α的有效移相范围是（A）度。
电力电子技术在节能环保中的应用
电力电子技术在节能环保中的应用随着社会经济的快速发展和能源资源的逐渐枯竭，能源问题成为全球关注的焦点。
节能环保已经成为推动可持续发展和减少碳排放的重要途径之一。
在这个背景下，电力电子技术的应用变得尤为重要。
本文将重点探讨电力电子技术在节能环保中的应用，并探讨其带来的潜在益处。
一、电力电子技术概述电力电子技术是指基于半导体器件和电力电子电路构成的电力调节和控制技术。
其核心是将电能从一种形式转换为另一种形式，以实现电能的调节、控制和转换。
电力电子技术包括直流变换技术、交流调节技术、功率因数校正技术等，具有高效、低损耗、可控性强等优点。
二、电力电子技术在节能中的应用1. 新能源发电系统随着可再生能源的广泛应用和发展，利用太阳能、风能、潮汐能等新能源发电系统已经成为减少碳排放和保护环境的重要途径。
电力电子技术在新能源发电系统中发挥着至关重要的作用，可以实现新能源的高效利用和输电，提高发电系统的稳定性和可靠性。
2. 电动汽车技术电动汽车作为一种清洁能源交通工具，具有零排放、低噪音等优点，在降低空气污染和缓解交通拥堵等方面具有巨大潜力。
而电力电子技术则是电动汽车技术的关键，可以实现电池的充电与放电控制、驱动电机的控制和能量回馈等功能，提高电动汽车的性能和续航里程。
3. 高效电力传输与分配系统传统的电力传输和分配系统存在能量损耗大、传输距离有限等问题，而电力电子技术能够实现高效的电能传输与分配，提高能源利用率。
例如，柔性交流输电技术可以将输电损耗降低到最低，并且实现可靠的智能电网。
4. 电力负荷控制电力电子技术可实现对电力负荷的实时监测和控制，以优化用电行为和调节电力负荷。
通过智能电网和电能管理系统，电力供需可以更加平衡，避免资源的浪费和能源的过度消耗。
5. 光伏逆变技术光伏逆变技术是指将光伏发电系统中的直流电能转化为交流电能的过程。
通过电力电子技术实现光伏逆变，可以提高光伏发电系统的效率、可靠性和稳定性。
三、电力电子技术应用的益处1. 减少能源损耗：电力电子技术的应用可以降低能源的损耗，提高能源的利用效率。
电力电子技术_直流-直流变换技术
考虑到输出电压脉动很小，有 iL iC，且有一周期内电 容充放电平衡，根据ic波形，电容充电电荷Q为
1 1 1 I L Q I L T 2 2 2 8f
电容纹波峰峰值为： U
Q U d D(1 D ) OPP C 8 LCf 2 ——LC滤波器设计约束条件之一 U CPP 2u
Buck-Boost电路基本结构及CCM状态下等效电路
2.4 升降压变换器（Buck-Boost converter）
电感电流连续模式（CCM）工作波形分析
晶体管导通状态（0t t1=DT）
di I VT开通、VD关断，有： uL U d L L L L1 dt DT u (t ) U iC o o R R
2.2 降压式变换器（Buck Converter）
2.2 降压式变换器（Buck Converter）
电感电流断续模式（DCM）下工作参数分析
稳态时电感伏秒平衡，由波形图得：
(U d U o ) DT U o D T 0
'
D'
t s t1 T
电感平均电流等于输出直流电流，由波形图得：
2.1
概述
变压器隔离基本DC-DC变换器
正激式变换器(Forward Converter) 反激式变换器(Flyback Converter) 半桥式变换器(Half-Bridge Converter) 桥式变换器(Bridge Converter)
推挽变换器（Push-Pull converter)
有： uo Uo uripple (t ) Uo —— 小纹波近似
(稳态工作时，电容上的电压是直流分量和微小纹波的合成）
电力电子技术第3章 直流-交流变换电路习题和答案K
一、选择题3-1、当交流侧接在电网上，即交流侧接有电源时，称为（A ）逆变；当交流侧直接和负载连接时，称为（B ）逆变。
A、有源B、无源C、电压型D、电流型3-2、逆变电路最基本的工作原理是把直流电变成交流电，改变两组开关的切换（D ），即可改变输出交流电的频率。
A、周期B、电流C、电压D、频率3-3、不属于换流方式的是（C ）。
A、器件换流B、电网换流C、单相换流D、负载换流3-4、要实现负载换流，负载电流的相位必须（ B ）于负载电压。
A、滞后B、超前C、相同D、三个都不对3-5、可实现有源逆变的电路为（A ）。
A、三相半波可控整流电路，B、三相桥式半控整流电路，C、单相全控桥接续流二极管电路，D、单相半控桥整流电路。
3-6、在一般可逆电路中，最小逆变角βmin选在下面那一种范围合理（A ）。
A、30º-35º，B、10º-15º，C、0º-10º，D、0º。
3-7、在有源逆变电路中，逆变角β的移相范围应选（B ）为最好。
A、β=90º~180º，B、β=35º~90º，C、β=0º~90º3-8、电压型三相桥式逆变电路的基本工作方式是( C )导电方式。
A、90°B、120°C、180°D、270°3-9、PWM控制是对脉冲的（ C ）进行调制的技术。
A、长度B、高度C、宽度D、面积3-10、在调制法中，通常采用等腰三角波或锯齿波作为载波，其中（A ）应用最多。
A、等腰三角波B、锯齿波二、判断题3-1、有源逆变指的是把直流电能转变成交流电能送给负载。
（╳）3-2、变频调速装置是属于无源逆变的范畴。
（√）3-3、有源逆变装置是把逆变后的交流能量送回电网。
（√）3-4、无源逆变电路是把直流电能逆变成交流电能，送给电网，（╳）3-5、变频器总是把直流电能变换成50Hz交流电能。
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
机工社2023电力电子技术 第6版教学课件第5章 直流直流变换电路
开关周期开始时刻的电容电压值相等。故式(5-1)中uC(TS) = uC(0)，所以电容
电流在一个开关周期内的平均值Ic = 0。
5-7
5.1 直接直流变流电路
5.1.1 降压斩波电路 5.1.2 升压斩波电路 5.1.3 升降压斩波电路 5.1.4 丘克斩波电路 5.1.5 多重斩波电路
5-8
5.1.1 降压斩波电路
5-20
5.1.3 升降压斩波电路
数量关系
电感电压在一个周期的平均值UL可以表示为
UL
U iton
U otoff Ts
由伏秒平衡，UL=0，可得
Uo D Ui 1 D
（5-6）
等式右边的负号表示升降压电路的输出电压与输入电压极性相反，其数 值既可以高于其输入电压，也可以低于输入电压。
S Ui
5-5
5.1 直接直流变流电路
伏秒平衡
电感两端电压在一个开关周期内的平均值：
其中： 可得：
1
UL Ts
TS 0
uL
(t
)
d
t
uL
(t)
L
d
iL (t) dt
U L
1 Ts
TS L d iL (t) d t 0 dt
1
Ts
TS 0
L
d
iL
(t
)
L Ts
[iL (TS
)
iL
(0)]
（5-1）
uL O
t1~t2时段：开关S关断，二极管VD 导通，电感通过VD向电容C放电，电感 电流不断减小。
t2~t3时段：t2时刻电感电流减小到 零，二极管VD关断，电感电流保持零值
，并且电感两端的电压也为零。
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a
3
分类2：电压型逆变器与电流型逆变器
负载电压
负载电流
❖ 输入电压为恒压源称为电压源逆变器
❖ 输入为恒流源称为电流源逆变器，在实际应用中使 用较少。
a
4
分类3：
❖ 两图有何区别?
a
5
分类4：半桥与桥式 分类5：自然换流与强迫换流 分类6：正弦逆变与非正弦逆变
……
a
6
负载的分类
逆变器输出在负载为阻性时… 逆变器输出在负载为感性或容性负载时…
能量如何流动？
a
7
逆变与整流
整流器 逆变器
逆变器
整流器
a
8
§6.2 方波逆变器
单相半桥式逆变电路
C
V in B
Q1
iL
Z
C
Q
2
( a)
D1
Q1 ❖在直Q2 流侧Q1 有两Q1个D2相互Q2 串D1 联Q的1 足
够大的电容t ，使得两个电容的t
V AB
联结点为直流VA B电压的中点。两
A Vin/2个电容构成一个桥臂，开关管
To
n
Ts
Ts
t/2
(c
)
t
Ts Ton Ts /2
(a)
(b)
a
17
A
受限双极性控制方式(感性负载）
B Q1
V
in
Q
3
Q 1
D1
Q2Q4
A
VAB Z Vin
D3
i
Q
4
R
Q3 DQ22
Q1
Q 1
Qt 4
QQ21 DQ33
VAB
t
Q4
Vin
B
V AB
D4 i R
t i L
QQ31QD41
t
QQ4
D
13
和及其反并t 二极管和构成另一t
D2 i
个桥臂，两桥臂的中点为输出 i
R 端，可以通过L 变压器输出，也
可由这两端直接输出。
To n Ts/ 2
t Ts
To n Ts/ 2
t Ts
( b)
( c)
a
9
工作原理（阻性负载时）
C
V in B
Q1
iL
Z
C
Q
2
D1
Q1
V AB A
Vi n/ 2
D2 i R
Q2
Q 1
Q1 D2
Q2 D1
Q 1
t
t
V AB
t
t
i L
To n Ts/ 2
t Ts
To n Ts/ 2
t Ts
( a)
( b)
( c)
输出电压为π电角度的方波交流电，宽度等于Ton（Q1或Q2
的导通时间）。
a
10
数量关系
Vab=？
D1
Q 1
Q2
V AB A
Vi n/ 2
其输出电压有效值为：
Q 1
Q1 Dt2
Q2 V
AB
t
t
t
i L
Q 3
D 4
Q2 D1
Q 4
Q 1 t
t
Ton Ts /2
(a)
(a)
Ts
t Ton Ts /2 Ton
t
TTss/2
(b)
(b)
Ts
tTon Ts /2
(c)
t Ts
A
在D3，Q4导通期间为何iL保持不变？
a
18
1
2
3
双极性控制与受限双极性控制的区别
Q2
Q1
Z V
a
15
工作原理（感性负载时）
Q1
QD11
V
in
V
A
in
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
Q
3
QD33
QD21
Z
A Q
D43
(a)
QD22
QQ 1 4D2
Q2Q QQ3 14
VAB
VAB
ZB
Vin B
Vin
QD44 i R
D4 i R
QQ12Q4Q3
Q 4
QD13Q4
t
Q1 D2t
Q3Q4DD4 3 QQ2 1DD1 2
V AB
V AB
iLiL
ZZ
CC
22
D1D1
QQ 11
VV A BA B
Vi nV/i2n/ 2 AA
D2D2i i RR
Q2Q2
Q1Q1 Q1Q1D2D2 tt VV A BA B
Q2Q2D1D1
Q1Q1 tt
tt
tt
ii LL
ToTno nTsT/s2/ 2
tt TsTs
( a()a )
( b()b )
D1，D2有何作用？
ToTno nTsT/s2/ 2 ( c()c)
tt TsTs
此时负载上的电压电流波形如何？
a
12
2、单相全桥逆变电路
Q1 V
in
Q
3
D1
Q2
A
Z
D3
Q
4
(a)
四个功率管、四个反并联二极管组成
D2
Q1 Q4
VAB
Vin B
Q2 Q3
Q1Q4 t
Q 4
D3
Q1 D2
V AB
Q 3
D4
Q2 D1
Q 4
in
Q
4Q
3
(a)
B
D2
Q1 Q4
D1
VAB
B
A
Q2
Vin
Z
D4 D3i
Q
4
R
Q2 Q3
D2
Q1Q4 Q tQ
14
Q 1
Q 4
D3
QQ12 DQ23Q4
V
VAB
ABVAB
Vin
Vin
B
第6章 DC-AC变换技术
a
1
概念
❖ 把直流电变成交流电称为逆变，相应的功率变换装 置被称为逆变器。
a
2
分类1：有源逆变与无源逆变
❖ 如果把逆变器的交流侧接到交流电源上，把直流电 逆变成同频率的交流电送到电网去，叫有源逆变；
❖ 如果逆变器的交流侧不与电网连接，而是直接接到 负载，即把直流电逆变成某一频率的交流电供给负 载，则叫无源逆变。
Q1 t
t t
D4
iR
i L
如何工作？ Ton Ts/2 (b)
t Ts
Ton Ts /2 (c)
t Ts
a
13
工作原理（阻性负载时）
C
Q1 V
in
D1
Q2
A
Z
D2
QQ 14
VAB
Vin B
Q2 Q3
Q1Q4 t
Q4
D 3
Q1 D2
V AB
Q 3
D 4
Q2 D1
t
Q
3
D3
Q
4
D4
i R
iL
Ton Ts /2
Q1 D2
t
V AB
t
1
Qv2ADB1T20Q10tT20
Vin2 4
2 dt
Vin 2
其瞬时值表达式为：
t
D2 i R
iL
vABn1,3,5...2nVinsinnt
To n Ts/ 2
t Ts
To n Ts/ 2
t Ts
( b)
a ( c)
11
感性负载时如何工作？
Q1Q1
CC
VV in inB B
Q1 V
in
Q
3
B
D1
Q2
A
Z
D3
Q
4
D2
QQ 14
VAB
Vin B
D4 i R
Q 1
Q3
Q2 Q3
Q4Q1Qt 4
QQQ142
D 3
D2
V
VAB Vin
AB
t
i R
i L
Q 1
Qt 3
D 4
Q
1
DQ34
Q2 D1
t
Q 1
Q 4
t
V AB
t
t
iL
Q 3 Q2
(a)
Ton Ts /2 (b)
t
Ts Ton Ts /2
t
t
i L
iL
QQ43
D 4
QQ12 D1
t
t
Q 4
Q 1 t
t
Ton Ts /2
To
nTsTs
t /2
Ts Tot n Ts /2
To
nTsTs
t /2
t Ts
(a)
(b)
(b)
(c)
(c)
控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。
B图为双极性控制
a
16
受限双极性控制方式
受限双极性控制方式的工作原理是让一个桥臂的两个管子(例 如Q1 和Q3)以PWM方式工作，另一个桥臂的两个管子Q2、Q4各 轮流导通半个周期。
t Ts
Ton Ts /2
T
(a)
(b)
(c)
B 控制方式有双极性控制、有限双极性控制和移相控制三种。
B图为双极性控制
a
14
数量关系
其输出电压有效值为：
1
VABT2s
Ts 2 0