论述整流、逆变、斩波、交交变换四种功率变换器的工作原理
斩波器与交流调压器、逆变
晶闸管斩波器作为一种直流调 压装置．常用于直流电动机的调压 调速。目前，斩波器已广泛应用于 电力牵引方面，如地铁、电力机车、 城市电车、蓄电池电动车等。 晶闸管斩波器，主要有采用普 通晶闸管的逆阻型斩波器和采用逆 导型晶闸管的逆导型斩波器两种。 下面仅介绍逆阻型斩波器。
二、交流调压电路 交流调压器是接在交流电源与负载之 间的调压装置。晶闸管交流调压器，可以 通过控制晶闸管的通断，方便地调节输出 电压的有效值。在交流调压器中，晶闸管 元件一般为反并联的两只普通晶闸管或双 向晶闸管，并常采用以下两种控制方式。
逆变器根据其直流电源的滤波方式可分为电 压型和电流型两种。 电压型逆变器，其直流电源由电容滤波，可 近似看成恒压源；其输出的交流电压为矩形波， 输出的交流电流在电动机负载时近似为正弦波； 其抑制浪涌电压能力强，频率可向上或向下调节， 效率高，适用于不经常起动、制动和反转的拖动 装置。 电流型逆变器，其直流电源由电感滤波，可 近似看成恒流源，其输出的交流电流近似为矩形 波，输出的交流电压在电动机负载时近似为正弦 波；其抑制过电流能力强，适用于经常要求起动、 制动与反转的拖动装置。
上述两个条件必须同时具备才能实现有 源逆变。半控桥式晶闸管电路或有续流二极 管的电路，因它们不能输出负电压，也不允 许直流侧接上反极性的直流电源，故不能实 现有源逆变。
二、无源逆变 在工业生产中，常要求把直流电或某一固定 频率的交流电变换成一频率可变的交流电，供给 某些负载使用，这种变流技术称为变频技术。早 期采用旋转变频机组或离子器件组成的静止变频 器来实现变频，但它们存在体积大、效率低、噪 声大、响应时间长等缺点。晶闸管作为较理想的 无触点开关元件，具有体积小、管压降小、响应 时间短的优点，晶闸管组成的静止变频器已取代 了旧式变频装置，在各种工业领域获得广泛应用， 如感应加热的中频电源、交流电动机的变频调速 电源、不间断电源(UPS)等。
整流和逆变的原理
整流和逆变的原理整流和逆变的原理整流和逆变是电子学中的两个重要概念，它们在电子设备的应用中扮演着至关重要的角色。
本文将详细介绍整流和逆变的原理，以帮助读者更好地理解这两个概念，并在实际应用中更好地掌握它们。
一、整流的原理整流是指将交流电信号转换为直流电信号的过程。
交流电信号的特点是电压和电流都是周期性变化的，而直流电信号则是电压和电流都是恒定不变的。
因此，在许多电子设备中，需要将交流电转换为直流电才能正常运行。
整流电路的原理是利用半导体器件（如二极管）的单向导电性，使得交流电信号的负半周经过二极管后被截断，只有正半周通过，从而实现了直流电信号的输出。
这种方法称为单相整流，它的输出电压存在明显的脉动。
为了减小脉动，可以采用滤波电路来平滑输出电压。
二、逆变的原理逆变是将直流电信号转换为交流电信号的过程。
直流电信号的特点是电压和电流都是恒定不变的，而交流电信号则是电压和电流都是周期性变化的。
在许多电子设备的应用中，需要将直流电信号转换为交流电信号才能正常运行。
逆变电路的原理是利用半导体器件（如晶体管）的开关特性，通过不断开关，使得直流电信号的电压值和极性在一定范围内周期性变化，从而实现了交流电信号的输出。
逆变电路有多种类型，如单相半桥逆变、三相桥式逆变等。
逆变输出的电压和频率可以通过控制开关器件的工作方式和频率来实现。
三、小结整流和逆变是电子学中非常重要的两个概念，它们的原理都涉及到半导体器件的应用。
整流将交流电信号转化为直流电信号，逆变将直流电信号转化为交流电信号，两者相辅相成，在实际工程应用中起到了至关重要的作用。
同时，在实际应用中需要根据实际电路的需求选择适合的整流和逆变电路，以实现更好的电能转换效果。
本文通过对整流和逆变的原理介绍，相信读者对于这两个概念已经有了更为深入的理解。
希望读者在实际应用中能够更好地掌握整流和逆变的原理，为电子科技的发展做出更加积极的贡献。
逆变电路工作原理
逆变电路工作原理逆变电路是一种将直流电能转换为交流电能的电路，其工作原理基于电子器件的开关特性。
逆变电路广泛应用于各种电子设备中，如电力变换器、UPS电源、太阳能发电系统等。
一、基本原理逆变电路的基本原理是利用开关器件（如晶体管、功率MOSFET、IGBT等）将直流电源的电压进行周期性开关，通过控制开关时间和频率，可以实现直流电能向交流电能的转换。
逆变电路主要分为两种类型：单相逆变电路和三相逆变电路。
二、单相逆变电路单相逆变电路是指将直流电源转换为单相交流电源的电路。
其基本结构包括整流滤波器、逆变桥和输出滤波器。
整流滤波器用于将输入的交流电源转换为直流电源，逆变桥则控制开关器件的导通和关断，输出滤波器用于去除逆变过程中产生的高频噪声。
单相逆变电路的工作过程如下：1. 输入电源将交流电压输入整流滤波器，滤波器将其转换为稳定的直流电压。
2. 逆变桥根据控制信号控制开关器件的导通和关断，将直流电源的电压进行周期性开关。
3. 开关器件导通时，直流电源的电压通过输出滤波器转换为交流电压。
4. 输出滤波器去除逆变过程中产生的高频噪声，得到稳定的交流输出电压。
三、三相逆变电路三相逆变电路是指将直流电源转换为三相交流电源的电路。
其基本结构包括整流滤波器、逆变桥和输出滤波器。
整流滤波器用于将输入的交流电源转换为直流电源，逆变桥则控制开关器件的导通和关断，输出滤波器用于去除逆变过程中产生的高频噪声。
三相逆变电路的工作过程如下：1. 输入电源将三相交流电压输入整流滤波器，滤波器将其转换为稳定的直流电压。
2. 逆变桥根据控制信号控制开关器件的导通和关断，将直流电源的电压进行周期性开关。
3. 开关器件导通时，直流电源的电压通过输出滤波器转换为三相交流电压。
4. 输出滤波器去除逆变过程中产生的高频噪声，得到稳定的三相交流输出电压。
四、逆变电路的应用逆变电路广泛应用于各种电子设备中，如：1. 电力变换器：逆变电路可以将直流电能转换为交流电能，用于电力系统中的电能转换和传输。
逆变器工作原理
逆变器工作原理逆变器是一种将直流电转换为交流电的电子设备。
它在太阳能发电系统、风力发电系统、电动汽车和UPS（不间断电源）等应用中广泛使用。
逆变器的工作原理是将直流电源通过逆变器内的电子元件进行变换，输出交流电。
逆变器主要由以下几个部份组成：整流器、滤波器、逆变器、输出滤波器和控制电路。
首先，直流电源通过整流器将交流电转换为直流电。
整流器通常采用二极管桥或者可控硅等元件，将交流电转换为脉冲直流电。
然后，直流电通过滤波器进行滤波，去除脉冲直流电中的脉动成份，使其变得更加平滑。
滤波器通常由电容器和电感器组成。
接下来，滤波后的直流电进入逆变器。
逆变器是实现直流到交流转换的核心部件。
逆变器内部通常包括多个功率开关器件（如MOSFET、IGBT等），通过对这些开关器件的控制，将直流电转换为交流电。
逆变器的工作频率通常为50Hz或者60Hz，可以根据需要调节。
为了进一步提高输出电流的质量，逆变器输出后会经过输出滤波器进行滤波处理，去除输出波形中的谐波和高频噪声。
最后，逆变器的控制电路负责对逆变器的工作进行监测和控制。
控制电路通常包括微处理器、传感器和驱动电路等。
微处理器负责采集输入输出电压、电流等参数，并根据设定的控制策略对逆变器进行控制。
逆变器工作原理的关键在于通过逆变器内部的电子元件将直流电转换为交流电。
逆变器的输出电流质量、效率和稳定性等因素对于应用场景的要求有所不同，因此在设计和选择逆变器时需要根据具体的需求进行考虑。
总结起来，逆变器工作原理是通过整流、滤波、逆变和控制等过程将直流电转换为交流电。
逆变器在可再生能源发电、电动汽车和不间断电源等领域中起着重要的作用，其工作原理的理解对于应用和选择逆变器具有重要意义。
变流器电路结构和工作原理
变流器电路结构和工作原理变流器是一种将直流电能转换为交流电能的电子装置。
它在现代电力系统中扮演着重要的角色，广泛应用于各种领域，如工业制造、电力传输和分配以及家庭电器等。
本文将介绍变流器的电路结构和工作原理。
一、电路结构变流器的电路结构可以分为三个主要部分：整流器、滤波器和逆变器。
整流器用于将交流电源输入转换为直流电流，滤波器用于消除直流电流中的脉动成分，而逆变器则将直流电流转换为交流电流输出。
1. 整流器整流器主要由一组二极管构成，常用的整流器电路有单相桥式整流电路和三相桥式整流电路。
在单相桥式整流电路中，四个二极管组成一个桥式电路，交流电源的两个端子分别与桥式电路的两个对角线连接，而直流电流从桥式电路的另外两个对角线输出。
在三相桥式整流电路中，每个相位都有一个桥式电路，三相电流经过整流后，得到直流电流输出。
2. 滤波器滤波器主要由电容器和电感器组成，它们被连接在整流器的输出端，用于消除直流电流中的脉动成分。
电容器能够存储电荷，当整流器输出电压较高时，电容器充电；当整流器输出电压较低时，电容器放电。
电感器则能够抵抗电流的变化，起到平滑输出电流的作用。
3. 逆变器逆变器是将直流电流转换为交流电流的关键部分。
它通常由一组开关器件（如晶体管或功率场效应管）和控制电路组成。
逆变器的工作原理是通过改变开关器件的导通和截止状态，将直流电压转换为交流电压。
常见的逆变器电路有单相逆变器和三相逆变器，它们能够输出不同形式的交流电流，如正弦波、方波和脉冲波等。
二、工作原理变流器的工作原理可以简单概括为：将输入的直流电能通过整流器转换为直流电流，经过滤波器平滑后，再经过逆变器转换为交流电流输出。
1. 整流过程在整流器中，当交流电源的电压为正时，对应的二极管导通，电流通过；当交流电压为负时，对应的二极管截止，电流不通过。
通过这种方式，交流电源的正半周和负半周分别被整流为直流电流。
整流后的直流电流仍然存在脉动成分，需要通过滤波器进行处理。
交交变频器的基本原理
交交变频器的基本原理交交变频器是一种用于控制交流电机转速的电气设备。
其工作原理是通过改变输入电压的频率来控制电机的转速。
交交变频器主要由整流器、滤波器、逆变器、调制器和控制器等部分组成。
交交变频器通过整流器将输入的交流电转换为直流电。
整流器通常采用整流桥电路，将交流电的正半周和负半周分别转换为直流电。
然后，通过滤波器对整流后的直流电进行滤波，去除其中的脉动成分，得到稳定的直流电源。
接下来，稳定的直流电经过逆变器转换为交流电。
逆变器是交交变频器的核心部分，它通过控制开关管的导通和截止来改变输出电压的波形和频率。
逆变器通常采用PWM（脉宽调制）技术，通过调整开关管的导通时间和截止时间，可以控制输出电压的幅值和频率。
调制器是控制逆变器的关键部分，它根据输入的控制信号生成PWM 信号，控制开关管的导通和截止。
调制器根据输入的转速设定值和实际转速反馈信号，通过比较、采样和调整，生成控制信号，控制逆变器的工作状态，从而控制电机的转速。
控制器是交交变频器的智能部分，它根据控制策略和控制算法，实时监测电机的运行状态，并根据需要调整控制信号。
控制器可以通过接口与上位机或其他外部设备进行通信，实现远程监控和控制。
交交变频器的工作原理可以总结为：输入交流电经过整流和滤波得到稳定的直流电，然后通过逆变器将直流电转换为可调频率的交流电，最后通过调制器和控制器控制输出电压的幅值和频率，从而控制电机的转速。
交交变频器具有很高的控制精度和可靠性，广泛应用于工业生产中的各种交流电机控制系统。
它可以实现电机的无级调速，提高生产效率，降低能源消耗。
同时，交交变频器还具有过载保护、短路保护、过热保护等功能，保障电机的安全运行。
交交变频器通过改变输入电压的频率来控制电机的转速，实现电机的无级调速。
其工作原理包括整流、滤波、逆变和控制等步骤。
交交变频器具有高精度、可靠性和多种保护功能，广泛应用于工业生产中的电机控制系统。
通过合理的控制和调节，交交变频器可以提高生产效率，降低能源消耗，实现可持续发展。
变流器的原理和类型
变流器的原理和类型在工业应用中，使用两种形式的电能直流（DC）和交流（AC）。
恒压恒流AC可直接使用。
但是，对于不同的应用，不同的形式需要不同的电压和/或不同的电流。
需要转换器来实现不同的形式。
这些转换器分为整流器，斩波器，逆变器和自耦变压器。
换流器是一种将交流电转换成可调节但频率较低的交流电的设备，无需任何直流电或直流电。
它同样可以被认为是一个静态复发充电器，并持有硅稳压整流器。
环形变频器用于非常大的变频驱动器，额定功率从几兆瓦到几十兆瓦。
整流器从单相或三相交流电转换为可变直流电压。
斩波器从直流转换为可变直流电压。
逆变器从直流变换为可变幅度的变频单相或三相交流电。
转换器从单相或三相交流转换为可变幅度的变频单相或三相交流。
换流器有四个晶闸管，每个晶闸管分为两个晶闸管的正极和负极。
变流器基本原理图：如下所示，换流器在30和31之间连接输入。
电机连接在25和26之间。
取决于在其栅极和阴极之间馈送到一组8个SCR的触发脉冲，我们得到F或F / 2或F / 3。
变流器的类型：换流器主要有闭式模式和模式两种。
当负载电流为正时，正转换器提供所需的电压，负转换器被阻断。
假设负载电流为负值，负转换器提供电压，正转换器阻塞。
这个操作被称为阻塞模式操作。
使用这种方法的变换器被称为阻塞模式变换器。
如果两个转换器都启用，那么偶然的话，电源将短路。
为了避免这种情况，必须在转换器之间连接一个组间电抗器（IGR）。
如果两个转换器都启用，则会产生电流。
这是单向的，因为晶闸管允许电流仅在一个方向上流动。
使用这种方法的换流器被称为电流转换器。
阻断模式变流器s：阻塞模式变流器s不需要任何群间反应堆（IGR）。
取决于极性，其中一个转换器已启用。
阻塞模式操作与模式操作相比有一些优点和缺点。
他们不需要任何反应堆，因此规模和成本都较低。
只有一个转换器在任何时候都处于传导状态，而不是两个。
在延迟期间，电流保持在零，使电压和电流波形失真。
这种失真意味着复杂的谐波模式电流变流器s：在这种情况下，转换器都是一直运行的。
逆变整流的基本原理
逆变整流的基本原理逆变整流（Inverter Rectifier）是一种将直流电转换为交流电的器件，它能够将特定电压和电流的直流电源转化为与其频率和幅值相匹配的交流电。
逆变整流器通常由一对晶体管、功率电阻和滤波电感组成，通过适当的控制及信号调节电路，可以将电源频率和幅值转变为所需的输出频率和幅值。
逆变整流器的基本原理如下：1. 逆变：逆变整流器首先将直流电源通过逆变电路转换为交流电源。
逆变电路由晶体管组成，每个晶体管有一个开关控制电路，通过不同的开关控制方式可以实现不同的输出波形。
2. 整流：逆变整流器通常还包括整流电路，用于将逆变产生的交流电源转换为纯直流电源。
整流电路通常由二极管组成，利用二极管的导通和截止特性将交流电转换为直流电。
3. 滤波：逆变整流器还需要一个滤波电路来滤除转换过程中产生的交流干扰，以提供一个稳定的直流输出电压。
滤波电路通常由电感和电容组成，通过其特性对交流电进行滤波，减小纹波。
4. 控制：逆变整流器的输出频率和幅值通常需要被控制调节。
控制电路通常使用脉宽调制（PWM）技术，通过调整晶体管导通时间来实现对逆变整流器的输出电压和频率的控制。
逆变整流器的工作过程如下：1. 输入电流：逆变整流器的输入电流通常是直流电源，例如电池、太阳能电池板等。
2. 输入滤波：输入电流经过滤波电路，去除电源输入端的噪声和纹波。
3. 逆变：经过输入滤波后的直流电流进入逆变电路，逆变电路将直流电流转换为相应频率和幅值的交流电流。
4. 整流：逆变产生的交流电立即通过整流电路，将其转换为纯直流信号。
5. 输出滤波：从整流电路输出的直流信号进入输出滤波电路，滤波电路将纹波电流进行滤除、去噪，以获得更为稳定的输出电流。
6. 控制：逆变整流器的控制电路根据所需的输出电压和频率，通过对逆变电路的晶体管开关控制，调整输出波形。
逆变整流器的应用广泛，例如在UPS（不间断电源）、太阳能发电系统和电动汽车中都有应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
论述整流、逆变、斩波、交交变换四种功率变换器的工作原理
整流、逆变、斩波、交交功率变换器是能将电力从交流转换为直流、直流转换为直流、直流转换为交流、交流转换为交流（交流控制器），变频率交流转换为交流（周波变换器）的四种类型的电力电子变换器。
变换器被广泛用于加热和灯光控制，交流和直流电源，电化学过程，直流和交流电极驱动，静态无功补偿，有源谐波滤波等等。
一、整流功率变换器的工作原理
整流器的主要应用是把交流电源转为直流电源。
常见的有二极管整流变换器和晶闸管整流变换器。
二极管整流器不提供任何一种控制输出电流和电压数值的手段。
为了适用于工业过程，输出值必须在一定范围内可以控制。
通过应用机械的所谓有载抽头变换器可以完成这种控制。
作为典型情况，有载抽头变换器在整流变压器的原边控制输入的交流电压，因此也就能够在一定范围内控制输出的直流值。
通常有载抽头变换器与串联在整流器输出电路中的饱和电抗器结合使用。
通过在电抗器中引入直流电流，使线路中产生一个可变的阻抗。
因此，通过控制电抗器两端的电压降，输出值可以在比较窄的范围内控制。
其原理图1如下。
晶闸管(Thyristor)是晶体闸整流管的简称，又称作可控硅整流器(Silicon Controlled Rectifier——SCR)，以前被简称为可控硅。
由于其能承受的电压和电流容量仍然是目前电力电子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的应用场合仍然具有比较重要的地位。
可控硅是四层三端结构元件，共有三个PN结，其等效图解如图2所示
当阳极A加上正向电压时，BG1和BG2管均处于放大状态。
此时，如果从控制极G输入一个正向触发信号，BG2便有基流ib2流过，经BG2放大，其集电极电流ic2=β2ib2。
因为BG2的集电极直接与BG1的基极相连，所以ib1=ic2。
此时，电流ic2再经BG1放大，于是BG1的集电极电流ic1=β1ib1=β1β2ib2。
这个电流又流回到BG2的基极，表成正反馈，使ib2不断增大，如此正向馈循环的结果，两个管子的电流剧增，可控硅使饱和导通。
由于BG1和BG2所构成的正反馈作用，所以一旦可控硅导通后，即使控制极G的电流消失了，可控硅仍然能够维持导通状态，由于触发信号只起触发作用，没有关断功能，所以这种可控硅是不可关断的。
二、逆变功率变换器的工作原理:
逆变功率变换器的基本作用是将直流电源转换为交流电源。
其原理是逆变电路中由六个开关组成了一个三相桥式电路。
交替打开和关断这六个开关，就可以在输出端得到相位上各相差120°（电气角）的三相交流电源。
该交流电源的频率由开关频率决定，而幅值则等于直流电源的幅值。
为了改变该交流电源的相序从而达到改变异步电动机转向的目的，只要改变各个开关打开和关断的顺序即可。
在图3给出的逆变电路的原理图中，当位于同一桥臂上的两个开关同时处于开通状态时将会出现短路现象，并烧毁换流器件。
所以在实际的逆变功率变换器中还设有各种相应的辅助电路，以保证逆变电路的正常工作和在发生意外情况时对换流器件进行保护。
在由逆变功率变换器所完成的将直流电源转换为交流电源的过程中，在实际的逆变电路中采用半导体器件作为开关器件。
半导体开关器件的种类很多，如晶闸管、晶体管、GTO、IGBT等。
三、斩波功率变换器的工作原理：
斩波变换器是将固定的直流电压变换成可变的直流电压，也称为DC/DC变换。
其原理是利用功率组件对固定电压的电源做适当切割以达成负载端电压改变目的。
若其输出电压较输入电源电压低，称为降压式(Buck )直流斩波器，若其输出电压较输入电源电压高，则称为升压式(Boost)直流斩波器;
如图4(a)所示为直流斩波器基本电路图，图4(b)所示为负载电压波形，可看出当直流斩波器导通(Ton)时，负载端之电压Vo等于电源电压Vs，当直流斩波器截止(Toff)时，负载端之电压Vo为0，适当的控制直流斩波器可使直流电源断续的出现在负载侧，只要控制直流斩波器的导通时间，即可改变负载的平均电压。
常见改变方式为 1.周期T固定，导通时间Ton改变，称脉波宽度调变(Pulse-width Modulation PWM)。
2.导通时间Ton固定，周期T改变，称频率调变(Frequency Modulation FM)。
3.周期T及导通时间Ton 同时改变，即波宽调变及频率调变混合使用。
在实际应用中，因直流斩波器常需在负载端接上滤波电感及滤波电容，若频率改变过大对电感及电容影响大，因此多数采用脉波宽度调变。
用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。
直流斩波器不仅能起调压的作用(开关电源)，同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。
四、交交变换器的工作原理
交-交变换器是把电网固定频率的交流电，经过功率半导体电路变换成另一种频率和电压的交流电的变换。
通过电力电子变换装置把一种交流电直接变成另一种同频率不同电压交流电的变换称之为交流调压。
交流调压器的控制方式有三种：
a)整周波通断控制 b) 相位控制 c) 斩波控制
相位控制交流调压又称相控调压，是交流调压中的基本控制方式，应用最广。
交流调压器的输出仍是同频率的交流电，原则上可应用于一切需要调压的交流负载上，也可通过变压器再调压。
交流调压器是通过改变电压波形来实现调压的，因此输出的电压波形不再是完整的正弦波，谐波分量较大。
从调压器输入端所观察到的调压器及其负载的总体功率因数也随着输出电压的降低而降低。
但这种交流调压器控制方便、体积小、投资省，因此广泛应用于需调温的工频加热、灯光调节及风机、泵类负载的异步电机调速等场合。
通过电力电子变换装置把一种交流电直接变换成另一种不同频率交流电的变换称之为交-交变频，也有称之为周波变换器、周期变换器。
其原理由两组三相可控整流电路反并联组成的可逆电路，其输出电压和电流的方向及大小是可以任意改变的。
若使其输出的电压或电流以一定的频率正负交替变化，这就得到了一个单相交-交变频器。
若以这样的三个单相交-交变频器互差120 工作，就构成了一个三相交-交变频器。
这种技术一般用在大型功率装置上。
可以实现交流电诸参数（相数、相位、幅值、频率）的变换。
和传统的变换器相比，它具有如下优点：不需要中间直流储能环节；能够四象限运行；具有优良的输入电流波形和输出电压波形；可自由控制的功率因数。