第5章_AC-DC變換

1、 相控整流電路的有源逆變工作狀態(tài)相控整流電路的有源逆變工作狀態(tài) PWM PWM 整流電路整流電路三相相控整流電路三相相控整流電路單相相控整流電路單相相控整流電路整流器的性能指標(biāo)整流器的性能指標(biāo)變壓器漏感對(duì)相控整流電路的影響變壓器漏感對(duì)相控整流電路的影響引言引言整流電路（Rectifier）：AC-DC整流電路的分類u按組成的器件:不可控、半控、全控型u按交流輸入相數(shù):單相電路和多相電路u按控制方式：相控整流和PWM整流單相相控整流電路單相相控整流電路工作原理及輸出波形工作原理及輸出波形( (阻性負(fù)載阻性負(fù)載) )三相相控整流電路三相相控整流電路工作原理及輸出波形工作原理及輸出波形( (阻性負(fù)載

2、阻性負(fù)載) )5.2 5.2 單相可控整流電路單相可控整流電路 5.2.1 單相單相半波可控半波可控整流電路整流電路 5.2.2 單相單相橋式全控橋式全控整流電路整流電路 5.2.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路5.25.2單相相控整流電路單相相控整流電路5.2.1 單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載單相半波可控整流電路單相半波可控整流電路( (電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載) )wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00負(fù)載電壓負(fù)載電壓udVT管壓降管壓降uVT控制角，觸發(fā)延遲角控制角，觸發(fā)延遲

3、角5.2.2 單相橋式全控整流電路1 1電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載 全波全波整流：整流：負(fù)載在兩個(gè)半波都有電流流過(guò)。負(fù)載在兩個(gè)半波都有電流流過(guò)。整流電壓脈動(dòng)兩次，脈動(dòng)程度比半波小。整流電壓脈動(dòng)兩次，脈動(dòng)程度比半波小。 變壓器副邊繞組兩個(gè)半周電流方向相反且波形變壓器副邊繞組兩個(gè)半周電流方向相反且波形對(duì)稱，不存在直流磁化問(wèn)題。對(duì)稱，不存在直流磁化問(wèn)題。5.2.3 5.2.3 單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路單相橋式半控整流電路圖單相橋式半控整流電路圖單相橋式半控整流電路的另一種接法單相橋式半控整流電路的另一種接法 相當(dāng)于相當(dāng)于VT3和和VT4換為二極管換為二極管VD3和和VD4，這樣可以省去，這

4、樣可以省去續(xù)流二極管續(xù)流二極管VDR，續(xù)流由續(xù)流由VD3和和VD4來(lái)實(shí)現(xiàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)。 這種接法的兩個(gè)晶閘管這種接法的兩個(gè)晶閘管陰極電位陰極電位不同，二者的觸發(fā)電路不同，二者的觸發(fā)電路需要需要隔離隔離。單相橋式半控整流電路的另一接法單相橋式半控整流電路的另一接法單相全控橋式電路單相全控橋式電路5.3 5.3 三相可控整流電路三相可控整流電路5.3.1 三相三相半波半波可控整流電路可控整流電路5.3.2 三相橋式可控整流電路三相橋式可控整流電路三相可控整流電路其交流側(cè)由其交流側(cè)由三相電源三相電源供電。供電。 當(dāng)整流負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、易濾當(dāng)整流負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動(dòng)較小、易

5、濾波時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路。波時(shí)，應(yīng)采用三相整流電路。最基本的是最基本的是三相半波三相半波可控整流電路可控整流電路。應(yīng)用最為廣泛的應(yīng)用最為廣泛的三相橋式三相橋式全控整流電路、以及全控整流電路、以及雙反星形雙反星形可控整流電路、可控整流電路、十二脈波十二脈波可控整流電路等?？煽卣麟娐返取?5.3.1 5.3.1 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路 a) 自然換相點(diǎn)：自然換相點(diǎn)：相電壓的交點(diǎn)相電壓的交點(diǎn)w wt1、w wt2、w wt3處，稱這些交點(diǎn)為處，稱這些交點(diǎn)為自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)。 將其作為觸發(fā)角將其作為觸發(fā)角a a的起點(diǎn)的起點(diǎn)， 即即a a=0。自然換相點(diǎn)自然換相點(diǎn)VT1VT3為

6、二極管時(shí)輸出電壓波形為二極管時(shí)輸出電壓波形VT1VT3為晶閘管時(shí)改變觸發(fā)角為晶閘管時(shí)改變觸發(fā)角,輸輸出電壓波形如何變化呢出電壓波形如何變化呢?三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路三個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通三個(gè)晶閘管輪流導(dǎo)通120 ，ud波形為三個(gè)波形為三個(gè)相電壓相電壓在正半在正半周期的周期的包絡(luò)線包絡(luò)線。晶閘管電壓由一段晶閘管電壓由一段管壓降管壓降和兩段和兩段線電壓線電壓組成，隨著組成，隨著a a增大，晶閘管承受的電壓中增大，晶閘管承受的電壓中正的部分逐漸增多。正的部分逐漸增多。a a=0 時(shí)時(shí)三相半波可控整流電路共陰極接法電阻三相半波可控整流電路共陰極接法電阻負(fù)載時(shí)的電路及負(fù)載時(shí)的電路及a a=

7、0 時(shí)的波形圖時(shí)的波形圖三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a a=30 時(shí)時(shí)三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a a=30 時(shí)的波形圖時(shí)的波形圖 負(fù)載電壓負(fù)載電壓/電流處于電流處于連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)連續(xù)和斷續(xù)的臨界狀態(tài)，各相仍導(dǎo)電各相仍導(dǎo)電120 。 三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，三相半波可控整流電路，電阻負(fù)載，a a=60 時(shí)的波形圖時(shí)的波形圖當(dāng)導(dǎo)通一相的相電壓過(guò)零變負(fù)時(shí)，該相晶閘管關(guān)斷，但下一相晶閘管因未觸發(fā)而不導(dǎo)通，此時(shí)輸出電壓電流為零。 負(fù)載電流斷續(xù)，各晶閘管導(dǎo)通角小于120。 三相半波可控整流電路三相半波可控整流電路a a30 時(shí)時(shí)5.3.2

8、三相橋式可控整流電路三相橋式可控整流電路 基本工作原理基本工作原理 工作特點(diǎn)工作特點(diǎn): : 每個(gè)時(shí)刻共陰極組和共陽(yáng)極組分別有且 只有一個(gè)晶閘管導(dǎo)通，形成負(fù)載供電回路。 觸發(fā)脈沖的相位關(guān)系:共陰極組的T1、T3、T5之間互差120，共陽(yáng)極組的T2、T4、T6之間也互差120。接在同一相的兩管，如T1與T4之間則互差180。 共陰極組和共陽(yáng)極組中導(dǎo)通的一對(duì)晶閘管須同時(shí)給觸發(fā)脈沖:可采用寬脈沖觸寬脈沖觸發(fā)或雙窄脈沖觸發(fā)發(fā)或雙窄脈沖觸發(fā). .共陰極共陰極共陽(yáng)極共陽(yáng)極三相橋輸出的是變壓器二次線電壓的三相橋輸出的是變壓器二次線電壓的整流電壓，輸出的兩相相電壓相減以整流電壓，輸出的兩相相電壓相減以后的波形：

9、后的波形：u uabab、u uacac、u ubcbc、u ubaba、u ucaca和和u ucbcb。 如圖所示如圖所示= 0= 0時(shí)三相橋式可時(shí)三相橋式可控整流電路輸出電壓控整流電路輸出電壓u ud d的波形是的波形是線電壓線電壓的包絡(luò)線。的包絡(luò)線。電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載 =0三相三相橋式可控整流電路波形橋式可控整流電路波形 電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載=30三相橋式可控整流電路波形三相橋式可控整流電路波形 ubcubaucaucbuabuabuacuaubucua電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載=60三相橋式可控整流電路波形三相橋式可控整流電路波形 uaubucuaubcubaucaucbuabuabua

10、c電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載=90三相橋式可控整流電路波形三相橋式可控整流電路波形 （1）單相相控整流電路單相相控整流電路（電路結(jié)構(gòu)，工作原理，電阻負(fù)載時(shí)的電路結(jié)構(gòu)，工作原理，電阻負(fù)載時(shí)的波形波形）（2）三相相控整流電路三相相控整流電路（電路結(jié)構(gòu)，工作原理，電阻負(fù)載時(shí)的波形電路結(jié)構(gòu)，工作原理，電阻負(fù)載時(shí)的波形）單相單相半波可控半波可控整流電路整流電路單相單相橋式全控橋式全控整流電路整流電路單相單相橋式半控橋式半控整流電路整流電路單相整流電路單相整流電路(電阻性負(fù)載電阻性負(fù)載)波形圖波形圖三相三相半波可控半波可控整流電路整流電路三相橋式全控三相橋式全控整流電路整流電路a =30u2uaubucOwtO

11、wtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uaca a=30 時(shí)時(shí)電阻性負(fù)載波形圖電阻性負(fù)載波形圖uaubucuauacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuabuabuabuac24基本原理: 時(shí)鐘振蕩器產(chǎn)生恒定頻率的脈沖信號(hào)作為時(shí)間比較的基準(zhǔn), “電壓-脈寬轉(zhuǎn)換”電路(V/W電路)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為脈寬信號(hào),V/W電路的輸入控制電壓由誤差放大電路檢測(cè)輸出電壓的誤差信號(hào),并經(jīng)過(guò)比較放大后提供;V/W電路輸出脈沖的頻率經(jīng)同步電路和時(shí)鐘振蕩器同步;V/W電路輸出的一組脈沖序列經(jīng)分頻電路分頻,變成兩列彼此交替出現(xiàn)的脈沖,送至驅(qū)動(dòng)電路驅(qū)動(dòng)功率開(kāi)關(guān)管,

12、使得穩(wěn)壓電源輸出電壓達(dá)到設(shè)計(jì)要求.PWM型控制電路的工作方式:輸出電壓Vo升高,調(diào)節(jié)脈沖W減小;輸出電壓Vo降低,調(diào)節(jié)脈沖W減小;26軟啟動(dòng)軟啟動(dòng)又稱為柔性啟動(dòng),是指輸入電壓緩慢啟動(dòng),即電壓由零逐漸提升到額定電壓的啟動(dòng)過(guò)程。原因原因: : 由于電源合閘接通交流輸入電壓瞬間,會(huì)形成非常大的浪涌沖擊電流,可到正常工作電流得得數(shù)十倍甚至上百倍,導(dǎo)致熔斷器燒斷,或?qū)ζ渌秒娫O(shè)備帶來(lái)干擾,甚至器件損壞等一系列可靠性問(wèn)題,使開(kāi)關(guān)電源無(wú)法正常投入運(yùn)行.27(1)工作電壓范圍寬工作電壓范圍寬:835V (2)5.1V士士1%微調(diào)基準(zhǔn)電源微調(diào)基準(zhǔn)電源 (3)振湯器振湯器工工作頻率作頻率范圍范圍:100400kH

13、z。 (4)具有振蕩器外部同步功能具有振蕩器外部同步功能 (5)死區(qū)時(shí)間可調(diào) (6)內(nèi)置內(nèi)置軟起動(dòng)電路 (7)具有具有輸入欠電壓鎖定功能功能 (8)具有具有過(guò)流保護(hù)和和PWM鎖存功能，禁止多脈沖鎖存功能，禁止多脈沖 (9)占空比為占空比為050%可調(diào)可調(diào) (10)雙路雙路推拉式推拉式輸出輸出:400mA(峰值峰值) ,可直接驅(qū)動(dòng)功率可直接驅(qū)動(dòng)功率MOS管管 反向輸入同相輸入同步端振蕩器輸出CTRT放電端軟啟動(dòng)端參考電壓電源電壓輸出BVc電源地輸出A閉鎖控制補(bǔ)償15腳:芯片電源端(8V35V)直流電源分為兩路直流電源分為兩路:芯片工作電芯片工作電源和產(chǎn)生源和產(chǎn)生5.1V的基準(zhǔn)電壓的基準(zhǔn)電壓.欠壓

14、鎖定:低于低于8V時(shí)芯片內(nèi)時(shí)芯片內(nèi)部電路鎖定并停止工作部電路鎖定并停止工作.16腳:基準(zhǔn)電壓端(5.1V1%)分壓后作為誤差放大器參考電壓分壓后作為誤差放大器參考電壓13腳:輸出級(jí)電壓源(4.535V)可與可與15腳共電源或用更高的電壓腳共電源或用更高的電壓12腳:接地端6腳: RT端 5腳: CT端 7腳: 放電端由雙門(mén)限比較器,恒流源,電容充放電電路組成,在CT上產(chǎn)生鋸齒波.充電時(shí)間:t1=0.67RTCT 放電時(shí)間:t2=3RDCT 振蕩頻率: f=1/(0.67RTCT+3RDCT) (RDRT)1腳: 反相輸入端(接輸出反饋電壓)2腳:同相輸入端 (接基準(zhǔn)電壓的分壓電阻上,以取得基準(zhǔn)電壓與反相端電壓比較)輸出反饋電壓與基準(zhǔn)電壓的誤差信號(hào)放大后Vf送至PWM比較器的負(fù)端, 鋸齒波送至正端,經(jīng)過(guò)比較后可產(chǎn)生PWM信號(hào).Vp: PWM比較器輸出信號(hào)V5: 5腳輸出的鋸齒波4腳時(shí)鐘信號(hào)送至T觸發(fā)器,并用時(shí)鐘的前沿觸發(fā),輸出為2分頻的互補(bǔ)方波信號(hào).這些方波信號(hào)和PWM信號(hào)輸入到或非門(mén),實(shí)現(xiàn)PWM脈沖分相.加入死區(qū)控制時(shí)間8腳: 軟啟動(dòng)端 (外接軟啟動(dòng)電容,由50uA恒流源充電.剛打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)時(shí),電容充電,PWM比較器的反相輸入端逐漸升高,輸出電壓逐漸增大.)10腳:關(guān)斷端 (一般接過(guò)流檢測(cè)信號(hào).當(dāng)