与脉冲整流器原理
整流器工作原理
整流器工作原理一、概述整流器是一种电子器件，用于将交流电转换为直流电。
它在电力系统和电子设备中起着至关重要的作用。
本文将详细介绍整流器的工作原理及其相关知识。
二、整流器分类根据工作原理和结构特点，整流器可分为以下几类：1. 无源整流器：由二极管或者整流管组成，常见的有单相半波整流器和单相全波整流器。
2. 有源整流器：由晶体管、场效应管或者其他可控元件组成，常见的有单相半波可控整流器和单相全波可控整流器。
3. 脉冲整流器：通过开关管或者可控硅等器件控制电流的导通和截止，实现电流的脉冲形式输出。
三、单相半波整流器工作原理以单相半波整流器为例，介绍其工作原理：1. 正半周期：当输入交流电的电压为正时，二极管导通，电流通过负载，形成正半周期的输出电压。
2. 负半周期：当输入交流电的电压为负时，二极管截止，负载断开，无输出电压。
四、单相全波整流器工作原理以单相全波整流器为例，介绍其工作原理：1. 正半周期：当输入交流电的电压为正时，D1导通，电流通过负载，形成正半周期的输出电压。
2. 负半周期：当输入交流电的电压为负时，D2导通，电流通过负载，形成负半周期的输出电压。
五、整流器的特点和应用1. 特点：- 整流器可以将交流电转换为直流电，满足直流电源的需求。
- 整流器具有较高的转换效率和稳定性。
- 整流器可以根据需要选择不同的工作模式和控制方式。
2. 应用：- 电力系统中的整流器广泛应用于电力变换、电池充电等场景。
- 电子设备中的整流器常用于电源模块、电动机驱动、通信设备等领域。
六、整流器的性能指标1. 效率：指整流器将输入交流电转换为输出直流电的能量转换效率。
2. 波动系数：指整流器输出电压或者电流的波动程度。
3. 调节范围：指整流器输出电压或者电流可调节的范围。
七、整流器的发展趋势1. 高效率：随着能源的稀缺性和环境保护意识的增强，整流器的转换效率要求越来越高。
2. 小型化：整流器的体积越小，适应性越强，可以满足各种电子设备的需求。
简单剖析脉冲整流器原理应用技术
简单剖析脉冲整流器原理应用技术一、理论推导1、6脉冲整流器原理：6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：(1-1)由公式（1-1）可得以下结论：电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13...等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.1 计算机仿真的6脉冲A相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理：12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。
下图所示I和II两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成12相整流电路。
12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成）桥1的网侧电流傅立叶级数展开为：(1-2)桥II网侧线电压比桥I超前30?，因网侧线电流比桥I超前30?(1-3)故合成的网侧线电流(1-4)可见，两个整流桥产生的5、7、17、19、...次谐波相互抵消，注入电网的只有12k?1（k为正整数）次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
图1.2 计算机仿真的12脉冲UPS A相的输入电压、电流波形二、实测数据分析。
以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。
因此实测值与计算值有一定出入。
理论计算谐波表：某型号大功率UPS谐波实测数据表：从以上两表对比可得，6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波，与理论计算结果一致。
6脉5次谐波实测值较计算值偏大，12脉11次谐波实测值与计算值相同。
三、谐波分析和改良对策谐波可能造成配电线缆、变压器发热，降低通话质量，空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（3k+1次，k为0和正整数）、-序（3k+2次，k为0和正整数）、0序（3k次，k为正整数）。
电力电子技术-脉冲整流电路
T1
I N LN
D1
A
uN
us
T2
T3
D3
L2
B
T4
C2
D2
D4
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
+
Cd u d
-
• 单相电压型脉冲变流器主电路结构（GTO）
一、主要方程式及相量图
1、相量方程
假定电网电压是纯正弦电压，对于基波分 量，在忽略线路电阻的条件下
•
•
•
U U I N
s1 jNLN N1
负 载
图7.27 用IGBT实现的三相电流型PWM整流器
章内容
7.1 脉冲变流器的原理及分类 7.2 电压型脉冲变流器 7.3 电流型脉冲变流器
7.4 电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
7.5 脉冲变流器的应用
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较
• 相同之处：
➢ 两者的交流侧输出特性基本相同； ➢ 都能 实现四象限运行； ➢ 与晶闸管相控整流电路相比都能 提高功率因数； ➢ 都能减少谐波，减少对电网的污染 。
7 . 4电流型脉冲变流器与电压型脉冲变流 器的性能特点比较（续）
• 不同之处：
电压型
电流型
(1) Id方向可变，Ud方向不 可变；
(1) Id方向不可变，Ud方向 可变；
7 . 5 脉冲变流器的应用（续）
• 在电力机车上 的应用
L N T1
u
us
T2
D1 T3 A
D3 L2
B
D2
T4 D4 C2
Id
+
Cd Ud
-
图7.29 GTO实现的电压型脉冲整流器主电路
脉冲整流器的原理及分类
第五章 • 基本能量关系（网压 uN (t) 为正半波时）
5-9
第五章 • 基本能量关系（网压 uN (t) 为正半波时）（续）
5-10
第五章 – 不同工况时 uS、uN 和 iN 波形分析
• (a) 牵引
5-11
• (b) 理想空载 • (c) 再生
第五章
5-12
• 半导体器件中的电流波形
第五章
第五章 脉冲整流电路
5-1
第五章
5.5 脉冲整流器的原理及分类
• 概述 – 四象限变流器 – 减少电网污染 – 节约能源
5-2
• 基本原理 理想情况下：
第五章
5-3
• 分类 – 电压型脉冲整流器
• 输出电压恒定 ud (t) = Ud ，且Ud
• 输出电流
第五章
UN
• 基本结构
5-4
– 电流型脉冲整流器
第五章
5-19
– 对应原理图的波形图
第五章
• 电流型和电压型脉冲整流器的性能特点比较
5-20
• 脉冲变流器的应用 – 电流型交直交传动系统
第五章
5-21
第五章
(a) 牵引工况
(b) 再生工况
5-13
• 主要方程式及相量图 – 简化主电路 – 对于基波分量
– 基波相量图 (a) 整流 (b) 逆变 (c) 考虑
电网电阻
第五章
5-14
• 应用 – E120型单相大功率交流电力机车
第五章
5-15
5.7 电流型脉冲整流器
• 主电路结构及其工作原理
第五章
• 输出电流恒定 id (t) = Id ，且 Id
• 输出电压
6脉冲与12脉冲整流
6脉冲、12脉冲整流器原理与区别摘要：本文从理论推导、实测数据分析、谐波分析和改善对策、性能对比四个方面详细阐述6脉冲和12脉冲整流器的原理和区别。
对大功率UPS的整流技术有一个深入全面的剖析。
一、理论推导1、6脉冲整流器原理：6脉冲指以6个可控硅（晶闸管）组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大，延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：xLx （jHiiat--sin S M--dn7at + —siiillai + —一-—smlT^t一- del 知5 7 11 13 1719（1-1）由公式（1-1 ）可得以下结论：电流中含6K?1（k为正整数）次谐波，即5、7、11、13.••等各次谐波，各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
桥1的网侧电流傅立叶级数展开为:■ Ij ■ tiuird ' wEdar- '、血_01 * ' Mtd lor * ' fiitl 如+ . .}iA n 45 7 11 1317 IPf(1-2)600 0 400,0200 0 W 0.0 ^200,0-400.0 600 0 400 O 200,0 £ 0.0 -200 0 -4 00 0图1.1计算机仿真的6脉冲A 相的输入电压、电流波形2、12脉冲整流器原理:12脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组 流器，使直流母线电流由 12个可控硅整流完成，因此又称为12脉冲整流。
6脉冲整F 图所示I 和II 两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成 12相整流电路。
12脉冲整流器示意图（由 2个6脉冲并联组成）桥II 网侧线电压比桥I 超前30?,因网侧线电流比桥I 超前30?:加=丄、++krf + —soil Ajtf + —'iijl-ci# + — ud^ + I(1-3)故合成的网侧线电流A - ijx+hjA~x(siii at + — suillot+ ™suii3<it真11 13(1-4)可见，两个整流桥产生的 5、7、17、19、…次谐波相互抵消，注入电网的只有 12k?1 (k 为正整数)次谐波，即11、13、23、25等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比，而与基 波有效值的比值为谐波次数的倒数。
6脉冲与12脉冲区别
大功率UPS 6脉冲与１２脉冲可控硅整流器原理与区别一、理论推导1、6脉冲整流器原理：６脉冲指以６个可控硅(晶闸管）组成得全桥整流，由于有6个开关脉冲对６个可控硅分别控制，所以叫６脉冲整流。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程与电流脉动，假定交流侧电抗为零，直流电感为无穷大,延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为：(1—１）由公式(1-１）可得以下结论:电流中含６K？1（k为正整数)次谐波,即5、7、11、１3、、、等各次谐波,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。
图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形２、12脉冲整流器原理：１2脉冲就是指在原有6脉冲整流得基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器,使直流母线电流由12个可控硅整流完成，因此又称为１2脉冲整流。
下图所示I与IＩ两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成12相整流电路。
12脉冲整流器示意图（由2个6脉冲并联组成）桥1得网侧电流傅立叶级数展开为:（1－２)桥II网侧线电压比桥I超前30？,因网侧线电流比桥I超前3０?（1—3）故合成得网侧线电流(１-４）可见,两个整流桥产生得5、7、1７、19、、、、次谐波相互抵消,注入电网得只有12k？1（k为正整数)次谐波,即１1、１3、2３、２5等各次谐波，且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。
图1、2 计算机仿真得１2脉冲UＰＳA相得输入电压、电流波形二、实测数据分析。
以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。
因此实测值与计算值有一定出入。
理论计算谐波表:某型号大功率UPS谐波实测数据表：从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为１1次谐波,与理论计算结果一致。
6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉１1次谐波实测值与计算值相同。
6脉动整流与12脉动整流
６脉冲与12脉冲可控硅整流器原理与区别一、理论推导１、6脉冲整流器原理:6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成得全桥整流,由于有６个开关脉冲对６个可控硅分别控制,所以叫6脉冲整流、当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程与电流脉动,假定交流侧电抗为零,直流电感为无穷大,延迟触发角a为零,则交流侧电流傅里叶级数展开为:(１—1)由公式(1-1)可得以下结论:电流中含６K？1(k为正整数)次谐波,即5、7、11、１3。
等各次谐波,各次谐波得有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值得比值为谐波次数得倒数。
图1、1 计算机仿真得6脉冲A相得输入电压、电流波形２、1２脉冲整流器原理:12脉冲就是指在原有６脉冲整流得基础上,在输入端、增加移相变压器后在增加一组６脉冲整流器,使直流母线电流由1２个可控硅整流完成,因此又称为12脉冲整流。
下图所示I与IＩ两个三相整流电路就就是通过变压器得不同联结构成12相整流电路、1２脉冲整流器示意图(由2个6脉冲并联组成)桥1得网侧电流傅立叶级数展开为:(１—2)桥II网侧线电压比桥Ｉ超前３0？,因网侧线电流比桥I超前３0？(1—３)故合成得网侧线电流(1—4)可见,两个整流桥产生得5、7、1７、19、.。
次谐波相互抵消,注入电网得只有１2k？１(ｋ为正整数)次谐波,即1１、１3、２３、25等各次谐波,且其有效值与与谐波次数成反比,而与基波有效值得比值为谐波次数得倒数、图1。
2 计算机仿真得12脉冲UＰS A相得输入电压、电流波形二、实测数据分析。
以上计算为理想状态,忽略了很多因数,如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角,交流侧电抗等。
因此实测值与计算值有一定出入。
理论计算谐波表:某型号大功率UPＳ谐波实测数据表:从以上两表对比可得,6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、12脉整流器强度最大为11次谐波,与理论计算结果一致。
6脉5次谐波实测值较计算值偏大,12脉11次谐波实测值与计算值相同。
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。
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从上表可以看到,1２脉冲整流器在多项性能指标上均优于６脉冲整流器。12脉冲整流技术自70年代诞生自今,经过不断改进和完善，现已逐渐成为大功率UPＳ整流器的优选技术。全球主流的大功率UPＳ厂商均推出了1２脉冲UＰS产品
终上所述,在投资额充许的情况下，尽量选用１2脉整流器加1１次滤波器的UPS配置。此种配置满足信息产业部UＰS行业标准输入电流谐波成份I类要求（YＤ／T１095－200０)和国际电工委员会ＩEC61０00-3-4的指标要求
１2脉冲整流器示意图(由2个6脉冲(1-2）
桥II网侧线电压比桥I超前30?,因网侧线电流比桥I超前３０？
ﻫ(1-3）
故合成的网侧线电流
(1-4)
可见,两个整流桥产生的5、７、1７、１9、．..次谐波相互抵消,注入电网的只有12k?1(ｋ为正整数)次谐波，即11、１３、２3、25等各次谐波,且其有效值与与谐波次数成反比，而与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
当忽略三相桥式可控硅整流电路换相过程和电流脉动,假定交流侧电抗为零,直流电感为无穷大,延迟触发角a为零，则交流侧电流傅里叶级数展开为:
（1－1)
ﻫﻫ由公式(1-1）可得以下结论:
ﻫ电流中含6K？1(k为正整数）次谐波，即5、7、11、1３...等各次谐波,各次谐波的有效值与谐波次数成反比，且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。
ﻫ图1．２ 计算机仿真的12脉冲UPＳ Ａ相的输入电压、电流波形
二、实测数据分析。
以上计算为理想状态，忽略了很多因数，如换相过程、直流侧电流脉动、触发延迟角，交流侧电抗等。因此实测值与计算值有一定出入。
ﻫ理论计算谐波表:
某型号大功率UPS谐波实测数据表：
从以上两表对比可得，6脉整流器谐波含量最大为5次谐波、１2脉整流器强度最大为１1次谐波，与理论计算结果一致。6脉5次谐波实测值较计算值偏大,１2脉１1次谐波实测值与计算值相同。
三、谐波分析和改良对策
谐波可能造成配电线缆、变压器发热，降低通话质量，空气开关误动作，发电机喘振等不良后果；谐波按电流相序分为+序（３k+1次，k为０和正整数）、-序(３k＋2次，k为0和正整数）、0序(3k次，k为正整数）。ﻫ
+序电流使损耗加重，-序电流使电机反转、发热,０序电流使中线电流异常增大。ﻫﻫ从实测值可见，6脉整流器５次谐波最大，可加装5次滤波器来抑制谐波；１2脉整流器11次谐波最大，可加装11次滤波器来抑制谐波。滤波器原理图如下：
ﻫ图1.1 计算机仿真的6脉冲Ａ相的输入电压、电流波形
2、12脉冲整流器原理:
１２脉冲是指在原有6脉冲整流的基础上，在输入端、增加移相变压器后在增加一组6脉冲整流器，使直流母线电流由1２个可控硅整流完成,因此又称为１2脉冲整流。ﻫﻫ下图所示I和ＩI两个三相整流电路就是通过变压器的不同联结构成１２相整流电路。
与脉冲整流器原理
———————————————————————————————— 作者：
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ﻩ
一、理论推导
ﻫ１、6脉冲整流器原理:ﻫﻫ6脉冲指以6个可控硅(晶闸管)组成的全桥整流，由于有6个开关脉冲对6个可控硅分别控制，所以叫6脉冲整流。
ﻫ采用12脉冲整流器+11次谐波器可达到小于4.５%的电流谐波指标。单次谐波和总谐波含量均满足ＩＥC61000－３－4的指标要求。ﻫ
附表１：在配置不同负载条件下,输入电流谐波总含量数据
附表2:某型号4００ＫVA １2脉冲+１1次滤波器 UPS输入电流总谐波含量表
影响电网的是谐波电流的绝对值，而不是谐波电流的百分比。由上表可以看出,在满载情况下,谐波电流绝对值最大;在半载及轻载情况下，谐波电流绝对值均不超过１0０%满载谐波电流绝对值。１2脉冲+１１次谐波滤波器具有最小的效输入电流总谐波,同时还可避免有源滤波器“误补偿”、系统效率低等缺点,因1２脉冲+1１次谐波滤波器此对电网的污染最低，适用于可靠性要求较高的场合使用。
图:常用的LC滤波器原理图
某型号大功率UＰＳ加装滤波器后谐波对比表如下:
从上表可以看出,加装滤波器对谐波抑制作用非常明显。ﻫﻫ需要特别指出的是：6脉冲+5次谐波滤波器的配置可以达到９%左右的谐波要求,但是由于５次谐波（2５0Hz)滤波器的电容容值较大，在UPS负载较轻（<15%额定负载)时,整流器输入电流会超前输入电压,如果发电机的励磁绕组采用自励方式，很容易产生电枢正反馈效应,发电机输出电压会异常升高,导致发电机进入保护状态而停机。因此6脉冲+5次谐波滤波器方案不建议在UPＳ负载较轻时使用。当实际负载较轻时，可将５次谐波滤波器从整流器上脱出。ﻫﻫ而单独的1２脉整流器也可达到10％左右的电流谐波指标,但是没有大电容的LＣ电路，避免了与发电机的励磁正反馈效应。