电力电子技术直流交流变换技术ppt课件
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交直流变换技术.ppt
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第三章: AC/DC变换技术(整流)
——相控整流电路的基本结构
图：相控整流电路的结构框图
3
第三章: AC/DC变换技术(整流) ——对整流电路的基本要求：
（1）输出的电压的可调范围大，直流电压脉动小； （2）功率器件导电时间尽可能长，承受的正反向电压较低； （3）变压器利用率高，尽量防止直流磁化； （4）交流电源功率因数高，谐波电流小。
（4）由整流电路构成的设备或装置称为整流变换器。
1
第三章: AC/DC变换技术(整流)
——整流电路的分类
（1）按整流器件的可控性可分为： 全控整流、半控整流和不可控整流 （2）按控制方式可分为： 相控整流和PWM（脉冲宽度调制）整流
（3）按整流输出波形和输入波形的关系可分为： 半波整流和全波整流 （4）按电路结构可分为： 桥式电路和零式电路 （5）按输入交流相数分为： 单相、三相和多相电路
6
第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习方法
（1）听、看、思 （2）临摹——利用MATLAB仿真 （3）动手
7
4
第三章: AC/DC变换技术(整流) ——整流电路的理想化处理
功率器件正向导通时阻抗为零（压降为零） 关断时阻抗无穷大（或电流为零） 整流变压器绕组无漏抗，无内阻 交流电网的容量足够大，电源是恒频恒压对称
5
第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习的主要内容
一、重点掌握单相、三相相控整流电路； （1）掌握整流电路的结构形式； （2）掌握利用整流电路的工作波形去分析整流电路工作 原理的方法； （2）掌握整流电路的各种数学关系以及简单设计方法 二、熟悉变压器漏抗对整流电路的影响； 三、熟悉整流电路的谐波和功率因数分析； 四、了解新型的PWM整流电路。
第三章: AC/DC变换技术(整流)
——相控整流电路的基本结构
图：相控整流电路的结构框图
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——对整流电路的基本要求：
（1）输出的电压的可调范围大，直流电压脉动小； （2）功率器件导电时间尽可能长，承受的正反向电压较低； （3）变压器利用率高，尽量防止直流磁化； （4）交流电源功率因数高，谐波电流小。
（4）由整流电路构成的设备或装置称为整流变换器。
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第三章: AC/DC变换技术(整流)
——整流电路的分类
（1）按整流器件的可控性可分为： 全控整流、半控整流和不可控整流 （2）按控制方式可分为： 相控整流和PWM（脉冲宽度调制）整流
（3）按整流输出波形和输入波形的关系可分为： 半波整流和全波整流 （4）按电路结构可分为： 桥式电路和零式电路 （5）按输入交流相数分为： 单相、三相和多相电路
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习方法
（1）听、看、思 （2）临摹——利用MATLAB仿真 （3）动手
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——整流电路的理想化处理
功率器件正向导通时阻抗为零（压降为零） 关断时阻抗无穷大（或电流为零） 整流变压器绕组无漏抗，无内阻 交流电网的容量足够大，电源是恒频恒压对称
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第三章: AC/DC变换技术(整流) ——学习的主要内容
一、重点掌握单相、三相相控整流电路； （1）掌握整流电路的结构形式； （2）掌握利用整流电路的工作波形去分析整流电路工作 原理的方法； （2）掌握整流电路的各种数学关系以及简单设计方法 二、熟悉变压器漏抗对整流电路的影响； 三、熟悉整流电路的谐波和功率因数分析； 四、了解新型的PWM整流电路。
电力电子技术第5章 直流-交流变换电路
第五章 直流-交流变换电路
5.1概述 5.2电压型逆变电路 5.3电流型逆变电路 5.4脉宽调制型（PWM）逆变电路 5.5逆变电路的应用技术
本章小结
第五章 直流-交流变换电路
逆变的概念 逆变--与整流相反，把直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
本章主要介绍DC-AC变换电路的知识、电压型及电流型逆 变电路、PWM电路、逆变装置的性能等。
第一节 概 述
器件的四种换流方式介绍：
3) 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现 负载换流。
4) 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反向电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换流。 分类：直接耦合式强迫换流、电感耦合式强迫换流
ud 2
n
a
V2导通或VD2导通，u0
uan
ud 2
当控制信号以频率 f 变换，u0 在
u d 2
与
u d
2
之间变化，使输出
为交流方波电压。
第二节 电压型逆变电路
半桥逆变电路的定量分析
u0
Ud
1)
输出电压有效值为：U 0
Ud 2
2
2) 将输出电压展开成傅里叶级数形式：
u0 uan
(2)
输出电压基波分量:
U 01
4Ud
2
99V
(3) 基波阻抗:
Z01 R2 (L)2 102 (2 100 0.02)2 18.59 输出电流的基波分量：
5.1概述 5.2电压型逆变电路 5.3电流型逆变电路 5.4脉宽调制型（PWM）逆变电路 5.5逆变电路的应用技术
本章小结
第五章 直流-交流变换电路
逆变的概念 逆变--与整流相反，把直流电变成交流电。 交流侧接电网，为有源逆变。 交流侧接负载，为无源逆变。
本章主要介绍DC-AC变换电路的知识、电压型及电流型逆 变电路、PWM电路、逆变装置的性能等。
第一节 概 述
器件的四种换流方式介绍：
3) 负载换流（Load Commutation） 由负载提供换相电压的换流方式。 负载电流的相位超前于负载电压的场合，都可实现 负载换流。
4) 强迫换流（Forced Commutation） 设置附加的换流电路，给欲关断的晶闸管强迫施加 反压或反向电流的换流方式称为强迫换流。 通常利用附加电容上所储存的能量来实现，因此也 称为电容换流。 分类：直接耦合式强迫换流、电感耦合式强迫换流
ud 2
n
a
V2导通或VD2导通，u0
uan
ud 2
当控制信号以频率 f 变换，u0 在
u d 2
与
u d
2
之间变化，使输出
为交流方波电压。
第二节 电压型逆变电路
半桥逆变电路的定量分析
u0
Ud
1)
输出电压有效值为：U 0
Ud 2
2
2) 将输出电压展开成傅里叶级数形式：
u0 uan
(2)
输出电压基波分量:
U 01
4Ud
2
99V
(3) 基波阻抗:
Z01 R2 (L)2 102 (2 100 0.02)2 18.59 输出电流的基波分量：
电力电子技术第3章(313.23)1精品PPT课件
当a = 0°时，整流输出直流电压平均值最大，用Ud0
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
表示，Ud=Ud0=0.45 U2 ；
当a =π时，Ud = 0 ；
输出直流电压平均值围0 ~ π 。
3.2.1单相可控整流电路 ②输出电流平均值
IdU Rd0.45U R2.1c2osa
+ q
f) 0
2p
wt
wt +
wt
wt
wt
图3.4 电感负载的单相半波 可控整流电路及其波形
3.2.1单相可控整流电路
求得在一般情况下的控制特性，可以建立晶闸管 导通时的电压平衡微分方程，求解在一定φ值情况
下，控制角a与导通角θ的关系。
当R为一定值，L越大，导通角θ越大。其平均 值Ud越接近零，输出的直流电流平均值也越小， 负载上得不到所需的功率。
第三章 AC/DC变换技术
交流电能（AC）转换为直流电能（DC）的过程称为 整流，完成整流过程的电力电子变换电路称为整流电 路。
本章主要内容 重点掌握整流电路的结构形式及其工作原理 重点掌握整流电路的工作波形 重点掌握整流电路的数学关系以及设计方法 熟悉变压器漏抗对整流电路的影响 掌握整流电路的谐波和功率因数分析 了解新型的PWM整流电路。
路转移的过程称为换流，也称换相。 ⑧自然换相点：当电路中可控元件全部由不可控
元件代替时，各元件的导电转换点，成为自然 换相点。
3.2.1单相可控整流电路
（3）基本数量关系 ①输出直流电压平均值
p ω tω t) p a a U d 2 1a p2 U 2 s i nd ( 2 2 U 2 ( 1 c o s) 0 .4 5 U 2 1 c 2 o s
③晶闸管电流平均值 流过晶闸管的电流等于负载电流，即：
直流交流变换器ppt课件
逆变器的类型(其它分类方式)
按输出电压不同分为：
1. 恒压恒频型〔CVCF，Constant Voltage Constant Frequency 〕
2. 变压变频型〔VVVF，Variable Voltage Variable 按开Fr关eq器ue件nc不y 同〕及换流关断方式不同分类： 13..自脉关冲断电型压〔电流〕型 2.强迫关断型
改动移相角θ，也就调理了输出电压电压，故也称移相调压。
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单脉冲调压的电压调理特性
1.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2
VV 11mm 44 VV dd π
VV 33m m 44 VV dd
π
θ
Vd
00 1 2 π 2
2π 2ωt
VV55m m
44VVdd π
VV 77mm
V1ms int
Δt
正弦等效 窄脉冲 序列
31
SPWM根本原理
基于冲量等效原理的直接SPWM
v(t)
VDTK
KTS (K1)TS
vab(t)d
t
KTS (K1)TS
V1m
s
in( t)d
t
Ts
V1mco
sK
1TS
co
sK
TS
π
2π
0
ωt
V1m
2s
in
12TS
s
inK
TS
12TS
αK
TK
v ab (t)
交流
+
电源 可控
直流
电源
直流 环节 滤波器
逆 变 器
负 载
-
可控整流方案
电力电子技术(3)PPT课件
0.707Id
O
晶闸管承受的最大正反向电压均为 2 U 2 。
t
Id Id
b)
Id Id
t Id
t t t t
t
2021
为了扩大移相范围，且去掉输出电压的负值，提高的Ud 值，也可以在负载两端并联续流二极管，如图3-11所示。接 了续流二极管后， 的移相范围可以扩大到0-180°。下面通 过一个例题来说明全控桥电路接了续流二极管后的数量关系 。
分析可以看到以下几点。
(1) 任一时刻，均有两个二极管同时导通，其中电位最高相的
共阴极组的二极管和电位最低相的共阳极组的二极管导通，每个
二极管导通120。
(2) 6个二极管的导通顺序为VDl-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6。共阴 极组换流顺序为VDl-VD3-VD5-VDl，自然换流点为图3-5中的d、e 、f等点；共阳极组换流顺序为VD2、VD4、VD6，自然换流点为 图3-5中的g、h、i等点。
2021
u2
O
t
ud
O id
i VT
O
1,4
i VT
O
2,3
O i2
O u VT 1,4
O
Id Id
Id Id
t Id
t
t t t
t
b)
图3-10 单相桥式相控整流电路 带电感性负载原理图及工作波形
数量关系
直流输出电压平均值
a a U d 1 a a2 U 2 sitd n (t) 22 U 2 co 0 s .9 U 2 cos
2021
2) 主要数量关系
直流输出电压平均值
a 1
1 c o s
U d 2a2 U 2 s intd (t) 0 .4 5 U 2 2
电力电子技术课件-第4章 直流-直流变换器 53页
(4-1)
式中 Ts—开关周期 D t on
D—开关占空比，
Ts
改变负载端输出电压有3种调制方法：
1．开关周期Ts保持不变，改变开关管导通时间ton。也称 为脉宽调制(PWM)。
2．开关管导通时间ton保持不变，改变开关周期Ts。 3. 改变开关管导通时间ton，同时也改变开关周期Ts。
方式1的PWM是最常见的调制方式，这主要是因为后2 种方式改变了开关频率，而输出级滤波器是根据开关 频率设计的，显然，方式1有较好的滤波效果。
在开关模式的直流电源系统中，输出电压纹波的百分 比通常小于1%，因此，在前面的分析中假定uo= Uo是 不会影响分析结果的。
4.4 升压变换器
图4-11 升压变换器电路原理图
升压变换器也称为Boost变换器。正如名字所指的，升 压变换器的输出电压总是高于输入电压。图4-11是升 压变换器的电路图。
图4-2(a)是脉宽调制方式的控制原理图。给定电压与实 际输出电压经误差放大器得到误差控制信号uco，该信 号与锯齿波信号比较得到开关控制信号，控制开关管 的导通和关断，得到期望的输出电压。图4-2(b)给出了 脉宽调制的波形。锯齿波的频率决定了变换器的开关
频率。一般选择开关频率在几千赫兹到几百千赫之间。
按照控制电压和锯齿波幅值的关系，开关占空比D可以 表示成：
D
to n Ts
uco Uˆst
(4-2)
直流-直流变换器有两种不同的工作模式： 1. 电感电流连续模式
2. 电感电流断续模式
在不同的情况下，变换器可能工作在不同的模式。因 此，设计变换器和它的控制器参数时，应该考虑这两 种不同的工作模式的特性。
由式(4-6)有，输入电流平均值Id与输出电流Io是变比的 关系，但当开关管断开时，瞬时输入电流从峰值跳变 到0，这样对输入电源会有较大的谐波存在，因此，在 输入端加入一个适当的滤波器用来消除不必要的电流 谐波。
电力电子技术：第三章 交流-直流(AC-DC)变换
0.9U2 cos
２．直流电流平均值、有效值
I 2
Id
1
2
id dt
3 ．回路电压方程
Ld
did dt
Rdid
2U2 sint
Ld
did dt
dt
Rd id dt
2U2 sindt
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单相桥式全控整流电路
L Id
Id
d
did
t
Rdid dt
2U2 sindt
三相桥式全控整流电路
一、电感性负载 （一）工作原理
假设ωLｄ＞＞Rｄ，即大电感负载且Iｄ连续、 平直。
1．0° (1) ua最大，ub最小，VT1、VT6通, ud=uab (2) ua最大，uc最小，VT1、VT2通，ud=uac (3) ub最大，uc最小，VT2、VT3通，ud=ubc (4) ub最大，ua最小，VT3、VT4通, ud=uba (5) uc最大，ua最小，VT4、VT5通，ud=uca (6) uc最大，ub最小，VT5、VT6通，ud=ucb
id：ωt ２时id最大，eL上（+） 下（-），但（u2+eL）>0导通
ωt ２～ ωt ３ ：导通ud= u2，uT=0 id：idmax，eL上（-）下（+）， 维持导通（u2+ eL）>0
ωt ３～ ωt ４ ：u2<0，但eL上（-）下 （+），（u2+ eL）>0仍导通
ωt ４时，u2= eL，eT关断。
E
(
2U2 sint E)dt
α＜δ时，θ: δ~π－δ，θ=π－2δ<π
断续 (要正常导通，脉宽应>δ－α)