最全ACDC变换技术

ωt
0～π
π～2π
二极管导 通V情D1况
VVVDDD3 12和 和VVDD43导 截V通 止D1 、
AC +
ud -
|u2| R
-
ud AC +
VD2
uVD
VD4
uVD1,4=0，
VD2
b)uVD2,3= -|u2|
VVVDDD3 21和和VVDD34导截通止、
|u2| R ud uVVD4D3=0， c)uVD1,4= -|u2|
Ud
1π
0
2U 2 sintd(t) 0.9U 2
电力电子技术
5.2.1 单相不控整流电路
➢ 在单相输入的AC-DC整流电路中，单相桥式整流 电路应用极为广泛。
➢ 半波整流电路交流电源电流是单方向的，电源变 压器存在直流磁化现象，是半波整流电路的应用 不广泛的主要原因之一。
电力电子技术
Power Electronics
电力电子技术 第5章 AC－DC变换器
基本内容
1 概述 2 不控整流电路 3 相控整流电路 4 相控有源逆变电路 5 PWM整流电路 6 同步整流电路
电力电子技术
5.1 概述
➢ 凡能将交流电能转换为直流电能的电路统称为整流电路， 简称为AC-DC。
➢ 整流电路是出现最早的电力电子电路，自20世纪20年代至 今已经历了以下几种类型：
ud
VD2
VD1
-
AC +
R
-
AC +
ud
VD2
b)
c)
d)
图5-2 单相全波整流负载电压波形 a)单相全波整流电路负载电压波形 b)单相全波整流电路 c)交流输入正
半周整流电路工作图 d)交流输入负半周整流电路工作图
电力电子技术 5.2.1 单相不控整流电路
表5-4 单相全波整流电路各区间工作情况
ωt
0～π
π～ωt1 ωt1～2π
二极管导通 VD1导通 VD1导通 VD1截止 情况
负载电压ud u2
u2
0
负载电流id 有
有
0
二极管端电 0
0
u2
压uVD1
电力电子技术
5.2.1 单相不控整流电路
VD1 iVD1 id
iVD2
u2
VD2
ud
L eL
R
id
O iVD1
O iVD2
d)
2 t
2 t
VD2
VD1
AC
+ -
R
AC + -
ud
VD2
VD1
VD1 VD3
-
AC
u2 +
R
-
R
AC +
ud
VD2
VD4
VD2
VD1
AC + -
VD2
)
b)
图5-2 单相全波整流电路
c)
a)
图5-3 单相桥d)式整流电路
b
电力电子技术 5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD3
VD1
u2
AC +
R
-
VD2
VD4
ωt
0～π
π～2π
VD1
二极管VD1导通 VD1导通V、D1VD2 VD2导通、VD1
t
u2 R u2
情况 AACCuudVD++-- 1和uuRdVD2
截止 -
AC
|u2|
+ -
R
uVDA1C=0+， ud
截止
|u2| uVD1= -|u2|，
VD2
VD2
uVD2= -|u2V|D2
uVD2=0
b)
电力电子技术 5.2 不控整流电路
➢ 利用电力二极管的单相导电性可以十分简单地实现交流 —直流电力变换。
➢ 由于二极管整流电路输出的直流电压只与交流输入电压 的大小有关，不能控制其数值，故称为不控整流电路。
电力电子技术 5.2.1 单相不控整流电路
➢表5-1 单相半波不控整流电路电阻负载时各区间工作情况
VD1导通、 VD2截止 u2 水平直线 矩形波 0 0
-|u2|
VD1截止、 VD2导通 0
0 矩形波 u2
0
电力电子技术
5.2.1 单相不控整流电路
u2
O
2
t
ud
uVDO1
2
t
2
O
t
单相半波整e)流电路带电 阻性负载电路及波形
ud
O
2 t
图5-2a 单相全波整流电 路负载电压波形
➢ 半波整流负载电压仅为交流电源的 正半周电压，造成交流电源利用率 偏低，输出脉动大，因此使用范围 较窄。
0
u2
0
1π
2 0
2U 2 sin td(t) 0.45U 2
电源变压器副边电压有效值为U2
电力电子技术
5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD1
id
-
u2
ud
L eL u2
ud
L
e
L
+
R
+
R
b)
c)
u2
t1
O
2
t
ud
O
2
t
id
O
t
f)
不带续流二极管的单相半波整 流电路带阻感负载电路及波形
表5-2 单相半波不控整流电路阻感负载时各区间 各区间工作情况
➢ 若能经过变换将交流电源的负半周 电压也得到利用，即获得图5-2a中 的负载电压波形，则负载电压平均 值Ud可提高1倍，电源利用率大大 提高。
➢ 采用单相全波整流电路
电力电子技术 5.2.1 单相不控整流电路
➢ 单相全波整流电路
ud
O
2 t
a)
VD1
u2
R
u2
VD2
VD1
AC
+ -
R
AC + -
u1
u2 O ud
uVDOຫໍສະໝຸດ Baidu O
VD1
单
u2
相 交
流
ud R
a)
2
t
2
t
2
t
e)
图5-1 单相半波整流电路 带电阻性负载电路及波形
ωt
0～π
π～2π
2π～3π
二极管导 VD1导通 VD1截止 VD1导通 通情况
负载电压ud u2
0
u2
负载电流id u2/R
0
u2/R
二极管端 电压uVD1
负载电压 平均值Ud
VD2
a)
VD3
R VD4
VD1
-
ud AC + VD2
b)
VD3 R ud
VD4
c)
a)单相桥式整流电路 b)交流输入正半周单相桥式整流电路工作图 c)交流输入负半周单相桥式整流电路工作图
电力电子技术 5.2.1 单相不控整流电路
VD1
VD3
u2
R
VD2
VD4
a)
➢表5-5 单相桥式整流电路各区间工作情况
旋转式变流机组（交流电动机-直流发电机组） 静止式离子整流器和静止式半导体整流器
➢ 整流电路有多种分类方法
按交流电源输入相数来分类，可分为单相与多相整流电 按电路结构来分类，可分为半波、全波与桥式整流电路 若按整流电路中使用的电力电子器件来划分，可分为不控整流电
路、相控电路、PWM整流电路
Ud
c)
1π
0
2U 2 ds)intd(t) 0.9U 2
电力电子技术
5.2.1 单相不控整流电路
单相全波整流电路必须要有一个带中心抽头的变压器，且二极管承受的 最高电压为2 2U 2。 为获得全波整流电路的负载电压波形，并克服全波整流电路的缺点，可 采用桥式整流电路
2 t
VD1 u2 R u2
O
t
g)
带续流二极管的单相半波整流 电路带阻感负载电路及带大电
感负载电流波形波形
表5-3 单相半波不控整流电路大电感负载带续流二 极管时各区间工作情况
ωt
0～π
π～2π
二极管导通情况
负载电压ud 负载电流id 整流二极管电流iVD1 续流二极管电流iVD2 整流二极管端电压 uVD1 续流二极管端电压 uVD2