两电平脉冲整流器的工作原理
平脉冲整流器主电路
平脉冲整流器输出的直流电压具有平稳的波形，且脉动较小，适用于需要平滑 直流电源的场合。
电路组成
输入滤波器
整流器的谐 波分量，提高电源质量。
由开关管、二极管、电 感和电容等元件组成， 实现交流到直流的转换。
用于减小输出电压的脉 动，提高输出电压的稳
平脉冲整流器主电路
目 录
• 平脉冲整流器概述 • 主电路设计 • 平脉冲整流器性能分析 • 平脉冲整流器实验与测试 • 平脉冲整流器应用案例
01 平脉冲整流器概述
工作原理
整流器工作原理
平脉冲整流器通过控制开关的通断，将交流电转换为直流电。在正向周期内， 开关导通，电流通过整流器；在反向周期内，开关截止，电流被切断。
02
整流桥的常见类型有半波整流桥和全波整流桥，根 据应用需求选择合适的整流桥。
03
整流桥的选择需要考虑电压、电流和功率等参数， 以确保整流器能够满足实际需求。
输出滤波器
输出滤波器的主要作用是滤除整流器输出端的谐 波和噪声，提高输出电压的稳定性。
常见的输出滤波器有电感输出滤波器和电容输出 滤波器两种，根据应用需求选择合适的滤波器。
03
以确保整流器的安全可靠运行。
03 平脉冲整流器性能分析
电压特性
输入电压范围
平脉冲整流器的输入电压范围较宽，能够适应不 同的电源电压，确保稳定的整流效果。
输出电压调节
平脉冲整流器具有输出电压调节功能，可以根据 负载需求调整输出电压，保持输出电压的稳定。
电压波形质量
平脉冲整流器能够改善电压波形的质量，减小谐 波失真，提高输出电压的纯净度。
电流特性
01
02
03
负载电流
平脉冲整流器能够承受较 大的负载电流，满足高功 率应用的需求。
两电平PWM 整流器的调制策略研究(周宏)
两电平PWM 整流器的调制策略研究摘要：众所周知，在传统的整流电路中，晶闸管可控整流装置的功率因数会随着其触角的增加而变坏，这不但使得电力电子类装置成为电网中的主要谐波因素，也增加了电网中无功功率的消耗无论是不控整流电路，还是相控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点。
PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路。
可以最大克服功率因数低，谐波多等问题。
本文详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式，说明通过对PWM电路进行控制，选择合适的工作模式和工作时序，可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。
同时也调节了交流侧电流的大小和相位，实现能量在交流侧和直流侧的双向流动，并使变流装置获得良好的功率因数。
同时通过对输出电压的波形进行实验仿真分析，通过FFT工具对输出电压波形的谐波含量进行分析，以达到最优输出波形。
最后建立其Matlab的仿真模型，验证了设计的正确性。
关键词：单相电压型PWM；整流；功率因数；Matlab仿真；直流侧，第一章绪论1.1 概述PWM调制是现代发展起来的一项技术，早工程上主要有滞环比较法和三角波比较法，较之后者，滞环比较控制的硬件电路简单，属于实时控制，电流响应快对负载的适应性强，由于不需要载波，所以输出电压不含特定频率的谐波分量PWM整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。
通过对PWM整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。
1.2 研究意义及背景在所有的静止电力变换电路中，整流电路是最早出现的，常用的整流电路拓扑结构早在二、三十年代使用汞弧整流器时就已成熟[1]-[4]。
除直接使用直流电源的设备外，大部分DC/AC和DC/DC装置的输入直流电压是经不控或相控整流得到的，故整流电路的应用也最广。
两电平和三电平脉冲整流工作原理区别
两电平和三电平脉冲整流工作原理区别两电平和三电平脉冲整流，这话题一提起来，可能很多人就会感觉头大，不过没关系，今天我们就来聊聊这两者的区别。
想象一下，你在厨房里做饭，正准备煮一锅好汤。
两电平脉冲整流就像你用简单的锅子加热，火力一开，汤就开始咕嘟咕嘟冒泡。
火力全开，温度迅速上升，煮沸的过程直接了当。
这个过程简单明了，操作起来也不复杂，就像日常生活中的基本选择。
也许有时候温度会控制得不太好，汤也可能煮得有点焦，但整体来说，就是个很直接的方式，能把你需要的热量迅速送到。
而三电平脉冲整流就像是你用高档锅具，甚至是带有温控的慢炖锅。
你可以调节火力，让温度在不同的阶段缓慢升高，这样汤就不会一下子就煮糊了。
你慢慢地加热，感觉更加温和，味道也更为丰富。
这种方式需要更多的细致入微，操作起来稍微复杂，但好处多多，特别是在稳定性和效率方面。
你想想，调节得当，汤的味道能够更加鲜美，朋友们来家里吃饭时，你绝对是个大厨。
三电平脉冲整流在电力传输中，不仅能保持稳定，还能减少能量的损失，像是把每一滴汤都用得恰到好处。
咱们再深入聊聊这两个原理。
两电平整流的工作原理比较直接，使用简单的开关元件，就像按开关那样，电流要么流过，要么不流。
这种方式的优点是构造简单，成本低，能快速实现整流。
但是呢，这个简单的模式也有不足之处，特别是在电流波形的质量上。
波形看起来就像是过山车一样起伏不定，可能会导致一些电器在使用过程中出现不必要的麻烦。
就像是你开车的时候，遇到颠簸的路，心里那个不爽就不用多说了。
三电平整流的妙处在于它能提供更平滑的波形，就像你在开车时选择了一条平坦的大路，舒服得很。
这种整流方法不仅能更好地控制电压，还能减小谐波失真，降低电磁干扰，感觉就像给你的电器上了个保护罩，安全又安心。
三电平整流在高功率的情况下表现得尤为出色，能有效提升系统的整体效率，真的是让人拍手称赞。
不过，话说回来，三电平整流虽然好处多，但设计和实现的复杂度也让不少工程师感到头疼。
脉冲整流器原理
脉冲整流器原理
脉冲整流器是一种电子器件，用于将交流电信号转换为直流电信号。
它的原理是基于二极管的导电特性。
在正半个周期内，输入交流电信号的电压是正的，而在负半个周期内，输入电压则是负的。
脉冲整流器利用这一特性，只允许正向电流通过，同时阻止反向电流的流动。
脉冲整流器由一个或多个二极管和负载组成。
当输入交流电信号的电压为正时，二极管处于导通状态，正向电流可以通过二极管传导给负载，从而实现整流。
而当输入电压为负时，二极管会进入截止状态，阻止反向电流的流动。
这样，在整个交流周期内，只有正向电流能够通过整流器。
脉冲整流器通常会附加滤波电容，用于平滑输出直流电信号。
滤波电容可以帮助减小输出波形的纹波，使得输出的直流电信号更为稳定。
脉冲整流器广泛应用于各种电子设备中，例如电源适配器、整流电路、变频器等。
通过将交流电信号转换为直流电信号，脉冲整流器可以为电子设备提供稳定的电源，保证设备正常运行。
两电平脉冲整流器主电路
当ura uz时，S A 1,否则S A 0 当urb uz时，SB 1,否则SB 0
u u ra 和 rb 相位相差
180
u z 为三角载波
PWM整流技术在CRH的运用
在国产CRH系列和谐号动车上，都是用了PWM整流技术，在所用的整 流电路有区别，也使得PWM控制存在差异。
uN
iN
0
0 0
0 0
0
uab 0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
0
Ud
Ud
u LN UN UN Ud
UN Ud
UN UN Ud
UN Ud
UN
UN Ud
UN Ud UN
UN Ud
UN Ud
导通的器iN件 的变化
D1T3 / T2 D4
D1D4
T3T2
T1D3 / D2T4
引言
在交流传动电力机车和动车组上，脉冲整流器是列车牵引传动系统中 的网侧变流器。网侧脉冲整流器能够保持中间直流电路电压恒定，方 便地实现牵引和再生工况，并且保持电网基波功率因素接近1，减轻 对电网环境的电磁干扰。
在列车牵引时起整流作用，将单相交流转变成直流电；再生制动时起 逆变作用，将直流电转变成单相交流电回馈给牵引供电电网。
LN ——牵引绕组漏电感 R N ——牵引绕组漏电阻 T1~4 ——开关管
L 2 、C 2 ——二次滤波器
Cd ——中间直流侧支撑电容
一个理想的脉冲整流器，一方面需要为直流侧提供平直稳定的直流电压或电流，另一方面 只从交流电网吸取有功功率。原理上讲，这种装置可以提供一个无储能部分的变流器和一 个分离的储能器。
6.两电平脉冲整流器的工作原理
i1
Load
Cd D4 C2
Udc
D2 T4
0
C2
主电路 Uab的取值有Udc 、0和 -Udc三种电平.
1, T3 on,T4 off Sa 0, T4 on,T3 off
等效电路
电路有22 = 4 个开关状态，对应着四种工作模式.
1, T3 on,T4 off Sb 0, T4 on,T3 off
6
Load
us
is
Cd
工作模式3 (Sa=0，Sb=1)：
T1 Ls us is Rs uab T2 D1 a D2 T3 i2 D3 L2 i1
Ls Rs uab a 1 0 b 1 Sb 0 i2 Sa L2 Cd C2 Udc i1
Load
b T4 D4
C2
开关管T2(或D2) 和T3 (或D3)导通，T1 (或D1)和T4 (或D4) 关断， uab=-Udc. 在这种状态下，当电流 is<0，反向电流 给直流侧电容Cd充电.
一
二
牵引逆变器工作原理及其控制
三 3
异步牵引电机控制
1.1 脉冲整流器概述
1.2 两电平脉冲整流器的工作原理分析
1.3 三电平脉冲整流器的工作原理分析 1.4 四象限脉冲整流器的控制与调制技术
创新、自主研发
3
T1 Ls us is Rs uab 2
D1 a
T3
i2 D3 L2 b
i1
Ls Rs uab a 1 0 b 1 i2 Sa L2 Sb
4
Load
us
is
Cd
Udc
工作模式1 (Sa=1，Sb=1)：
T1 Ls us is Rs uab T2 a T4 D1 T3 i2 D3 L2 b D2 D4 i1
两电平和三电平脉冲整流器的比较
两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550曾绍桓20121543徐刚堂20121544代思瑶20121565黄异彩20121569赵杰20121571两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI 、CRHS 动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。
为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形,CRHZ 动车组采用了二极管箱位三电平PWM 整流器电路结构。
下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。
1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm 整流器主电路如图2一1所示,网侧漏感L 二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd 起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ 和电容CZ 形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。
把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。
两电平PWM 脉冲整流电路 两电平PWM 整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则a 1S 与a 2S 、b 1S 与b 2S 不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。
PWM 整流器网侧输入端电压ab U 取值有dc U 、0、-dc U 三种电平,有效的开关组合有22=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM 整流器输入端电压ab U 有如下关系:ab U =（B A S S -）dc U则由式(2一2),系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图2- 3可见,通过不同的控制方法适当调节“ab U 的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。
因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。
此等值电路的电压矢量平衡方程为:ab tiN i d d U R L U N N N N ++= 对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式:工作模式1：B A S S =00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“ab U =0,电容d C 向负载供电,直流电压通过负载形成回路释放能量,直流电压下降,因此,为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。
脉冲整流器工作原理
脉冲整流器工作原理
脉冲整流器工作原理是将交流信号转变为直流信号的电子装置。
其基本原理如下：
1. 输入电源：脉冲整流器的输入是交流电源，通常为外部供电或变压器输出的交流信号。
2. 变压器：输入的交流电信号首先经过一个变压器。
变压器能够将交流信号的电压变换为适当的数值，以满足后续电路的要求。
3. 整流管：在变压器之后，交流信号进入一个整流管。
整流管通常是一个二极管，其特性是只能允许电流沿一个方向通过。
4. 整流：当交流信号的电压大于整流管的正向电压临界值时，整流管会打开，电流通过。
这时，交流信号的负半周期将被阻断，只有正半周期的信号能够通过整流管。
5. 滤波电容：整流后得到的信号仍然是脉冲状的直流信号。
为了使信号更加稳定，需要在整流后加上一个滤波电容。
滤波电容能够平滑输出信号的脉冲部分，使其更加接近直流信号。
6. 输出：经过滤波处理后的直流信号即为脉冲整流器的输出信号，可以用于驱动各种需要直流电源的设备。
综上所述，脉冲整流器通过变压器和整流管将交流信号转换为
直流信号，再通过滤波电容平滑输出，实现将交流电源转换为直流电源的功能。
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T3 on,T4 off T4 on,T3 off
4
工作模式1 (Sa=1，Sb=1)：
T1
T3 D1
i2 i1 D3
Ls Rs a
us
is uab
L2
b
Cd Udc
T2
T4 D2
D4 C2
i1
1
i2
Ls Rs a Sa
us
is
0 uab
L2
b
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 Sb
Cd Udc
0
C2
Load Load
开关管T1 (或D1) 和T3 (或D3)导通，T2 (或D2)和T4 (或D4) 关断，uab=0。如果网侧电压 us>0，则网流 is 增大，网侧 电源us给电感Ls充电，直流侧电容Cd 将对负载放电.
7
工作模式4 (Sa=0，Sb=0)：
T1
D1 T3
i2 i1 D3
Ls Rs
us
is
a uab
L2
b
Cd Udc
T2
T4
C2
D2
D4
i2 i1
1
us
Ls Rs a Sa
is
0
L2
uab
b
1 Sb
Cd Udc
0
C2
Load Load
开关管T2(或D2) 和T4 (或D4)导通，T1 (或D1)和T3 (或D3) 关断，uab=0。如果网侧电压 us>0，则网流 is 增大，网侧 电源us给电感Ls充电，直流侧电容Cd 将对负载放电。
一 二 牵引逆变器工作原理及其控制 3三 异步牵引电机控制
1.1 脉冲整流器概述 1.2 两电平脉冲整流器的工作原理分析
创新、自主研发
1.3 三电平脉冲整流器的工作原理分析 1.4 四象限脉冲整流器的控制与调制技术
3
Load Load
T1
T3
i2 i1
D1
D3
Ls Rs
a
us
is uab
L2
b
Cd Udc
D2
D4 C2
T2
T4
i1
1
i2
us
Ls is
Rs a uab
Sa 0
b
L2
1
Cd
Sb
Udc
0
C2
主电路
等效电路
电路有22 = 4 个开关状态，对应着四种工作模式.
Uab的取值有Udc 、0和 -Udc三种电平.
1, Sa 0,
T3 on,T4 off T4 on,T3 off
1, Sb 0,
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工作模式3 (Sa=0，Sb=1)：
T1
D1 T3
i2 i1 D3
Ls Rs
a
us
is uab
L2
b
Cd Udc
T2
D2 T4
D4 C2
i1
1
i2
Ls Rs a Sa
us
is
0
L2
uab
b
1 Sb
Cd Udc
0
C2
Load Load
开关管T2(或D2) 和T3 (或D3)导通，T1 (或D1)和T4 (或D4) 关断， uab=-Udc. 在这种状态下，当电流 is<0，反向电流 给直流侧电容Cd充电.
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工作模式2 (Sa=1，Sb=0)：
T1
T3
i2 i1
D1
D3
Ls Rs a
us
is uab
L2
b
Cd Udc
T2
D2 T4
D4 C2
i1
i2
1
Ls Rs a
Sa
us
is
uab
0
L2 1
Cd
b Sb
Udc
0 C2
Load Load
开关管T1 (或D1) 和T4 (或D4)导通，T2 (或D2)和T3 (或D3) 关断， uab=Udc。 由于整流器为Boost升压变换器，所以 直 流 侧 电压 比 网 侧电 压 的 幅值 大 。 则正 向 电 流以 (usUdc)/Ls的斜率减小。电流is对直流侧电容Cd充电.