电力电子技术-Chapter5.ppt

电 力 电 子 技 术 第5章 AC－DC变换器 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： 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 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。 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 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。 5.2.1 单相不控整流电路 单相全波整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 5.2.1 单相不控整流电路 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。 而桥式和全波电路电源电流双向流动，使交流电源得到充分利用，也不存在电源变压器直流磁化现象。 5.2.2 三相不控整流电路 单相交流整流电路所能提供的功率通常限制在2.5kW以下，要求更大功率直流电源的设备就需要利用三相交流电源和三相整流电路，其中最普及的是三相桥式整流电路。 由于三相桥式整流电路多用于中、大功率场合，因此很少采用单个二极管进行组合，而多采用三相整流模块，如图5-4a所示。 5.2.2 三相不控整流电路 共阴极组的3个二极管中阳极所接交流电压值最高的一个二极管导通； 共阳极组的3个二极管中阴极所接交流电压值最低的一个二极管导通。 即任意时刻共阳极组和共阴极组中各有1个二极管处于导通状态。 5.2.2 三相不控整流电路 5.2.3 整流滤波电路 交流电经过二极管整流后方向单一，但是大小还是处在不断地变化之中。这种脉动直流一般不能直接给装置供电。要把脉动直流变成波形平滑的直流，还需要再做一番“填平取齐”的工作，这便是滤波。 滤波的任务，就是把整流器输出电压或电流中的波动成分尽可能地减小，改造成接近恒定值的直流电。 常用的滤波电路有电容滤波电路、电感滤波电路和复式滤波电路。 5.2.3 整流滤波电路 1．电容滤波电路 将电容作为储能元件,利用了电容两端电压不能突变的特点。 目前大量普及的微机、电视机等家电产品中所采用的开关电源中，通常都是在单相桥式不控整流桥后面并联一个较大阀值的滤波电容，如图5-5a所示。 5.2.3 整流滤波电路 在ωt=0时刻，交流电压u2高于电容电压ud，二极管VD1和VD4导通，交流电源开始向电容C充电，并为负载提供能量； 电容电压逐步升高，当整流桥输出电压低于电容电压时，二极管VD1和VD4关断，此后电容C放电，为负载提供能量，直至二极管VD2和VD3导通；该过程周而复始。 5.2.3 整流滤波电路 5.2.3 整流滤波电路 2．电感滤波电路 电容滤波电路利用了电容两端电压不能突变的特点，可实现电压平滑。 电感滤波电路则是利用电感两端的电流不能突变的特点，使输出电流平滑。 电感有电流平波作用。电感滤波电路及对应的负载电流波形如图5-6所示。 5.2.3 整流滤波电路 5.2.3 整流滤波电路 3．复式滤波电路 复式滤波器的组成。 图5-7所示是由电感与电容组成的LC滤波器，其滤波效能很高，适用于负载电流较大、要求纹波很小的场合。但是由于电感体积和重量大，成本也较高，一般情况下使用得不多。 在检测电路中，由于负载等效电阻较大，可将图5-7a中的电感换成电阻，即成为RC滤波器。结构简单，兼有降压、限流作用，滤波效能也较高。 5.2.3 整流滤波电路 在上述3种形式的滤波电路中，电容滤波电路最为普及。 注意：在电容滤波电路中，当电路接入电网时瞬间，电容的充电过程会导致电流浪涌，因此在实际应用时要考虑整流桥的抗浪涌能力。 也可采用图5-8所示的抗浪涌电路，也称作软起电路。 5.2.4 倍压、倍流不控整流电路 1．倍压不控整流电路 世界各国的市电电压（单相电压）并不完全一样，有的单相电压有效值为110V，有的为220V（或230V），如我国的市电电压标准为2