电力电子技术基础 教学课件 作者邢岩 第2章 AC DC变换电路.pptVIP

第2章 AC-DC变换电路 2.1 概述 2.2 不控整流电路 2.3 单相可控整流电路 2.4 三相可控整流电路 2.5 PWM整流电路 2.1 概述 AC-DC变换电路是将交流电(AC)转换为直流电(DC)的电路，即通常所说的整流电路。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。 分类方法 按交流电源输入相数：单相，三相，多相 按电力电子器件控制能力：不控，可控 按输入电流波形特征：半波，全波 按整流输出的电压、电流方向及功率流向： 一象限，两象限，四象限 常用性能指标 电压波形系数FF(form factor) ： 整流输出电压有效值V与平均值 之比， 电压纹波系数RF(ripple factor) ： 输出纹波电压 与输出电压直流平均值 之比， 电压脉动系数 ： 整流输出电压中最低次谐波幅值 与直流平均值 之比， 常用性能指标（续） 输入电流总畸变率THD(Total Harmonic Distortion) ： 输入电流中除基波电流外的所有谐波电流有效值与 基波电流有效值之比， 输入功率因数PF（power factor）： 交流电源输入有功功率与其视在功率之比， 2.2 不控整流电路 不控整流电路是指仅采用二极管作为开关器件完成AC-DC转换的整流电路，因此一般又被称为二极管整流电路。 不控整流电路基本工作原理是利用二极管的单向导通特性，周期性地导通和截止输入交流电源，将交流电源转换为脉动的直流电提供给负载。 二极管不可控，整流电路输出的直流电压只与交流输入电压的大小有关，不能随意调节。 2.2.1 单相半波不控整流电路 2.2.2 两相半波不控整流 2.2.3 单相桥式不控整流电路 2.2.4 三相半波不控整流电路 2.2.5 三相桥式不控整流电路 2.2.6 不控整流电路输出电压的谐波分析 2.2.1 单相半波不控整流电路 电源电压为正半周时，二极管D1承受正向电压导通。若忽略1V左右的导通压降，则 ； ，如左图第一段所示。对于纯电阻性负载，负载电流与电压波形一致，只相差一个比例系数。 电源电压为负半周时，二极管D1受反压截止，阻断电路， 。对于电阻性负载，负载电流也为零，如左图第二段所示；对于电感性负载，负载电流可通过二极管D0续流。 在电源电压的一个周期 内，整流输出电压 的脉冲波数 ，其直流平均值为 缺点： 在 已定的情况下无法调控输出整流电压的直流平均量 输出电压 脉动大，电源电压利用率低，交流电源电流 中含有很大的直流分量，电源侧功率因数低 2.2.2 两相半波不控整流电路 两相半波不控整流电路相当于两个单相半波不控整流电路同时工作，正负半波均有 输出，其直流平均值为 优点： 脉波数 ，脉动频率比单相半波整流电路提高了一倍，容易滤波 电源电压利用率比单相半波整流电路提高了一倍 交流电源侧的电流 为正、负对称的交流电流，无直流分量，网侧功率因数得到了提高，对交流电网的影响小 缺点： 需要额外使用带有中心抽头的变压器 2.2.3 单相桥式不控整流电路 与两相半波不控整流电路相同，负载得到的电压波形就是将电源的电压取绝对值后的波形，其直流平均值为 与两相半波不控整流电路特性相当 工作过程中每只二极管承受的最大反向电压为电源电压 的峰值 不需要额外使用带中心抽头的变压器，但需多用两个二极管 2.2.4 三相半波不控整流电路 整流二极管D1、D3 、D5的阴极连在一起，构成共阴极连接负载的一端；负载另一端连接三相交流电源的中点。 交流电源输入为三相平衡的交流电压 、 、 ： 以A相二极管D1导通的区间为例 在区间 内，三相交流电源中 正电位最高，使得A相二极管D1承受正压而导通，整流输出电压 ，负载电流等于A相电源电流， 。此时图中的 ，P点电位使B相二极管D3和C相二极管D5都承受反压而截止，其承受反压分别为 和 ，即相应相与A相的线电压。此时整流电路输出电压电流波形如左上图中 区间所示。 同理，可分析区间 和 内的情况。 之后又开始A相导通，重复上述过程。 三相半波不控整流电路二极管导通顺序及整流输出电压、负载波形 在一个电源周期 中，A相D1、B相D3、C相D5依序各导通 ，整流输出电压 由三个相同的脉波组成（脉波数