第5章_AC-DC变换

1、 相控整流电路的有源逆变工作状态相控整流电路的有源逆变工作状态 PWM PWM 整流电路整流电路三相相控整流电路三相相控整流电路单相相控整流电路单相相控整流电路整流器的性能指标整流器的性能指标变压器漏感对相控整流电路的影响变压器漏感对相控整流电路的影响引言引言整流电路（Rectifier）：AC-DC整流电路的分类u按组成的器件:不可控、半控、全控型u按交流输入相数:单相电路和多相电路u按控制方式：相控整流和PWM整流单相相控整流电路单相相控整流电路工作原理及输出波形工作原理及输出波形( (阻性负载阻性负载) )三相相控整流电路三相相控整流电路工作原理及输出波形工作原理及输出波形( (阻性负载

2、阻性负载) )5.2 5.2 单相可控整流电路单相可控整流电路 5.2.1 单相单相半波可控半波可控整流电路整流电路 5.2.2 单相单相桥式全控桥式全控整流电路整流电路 5.2.3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路5.25.2单相相控整流电路单相相控整流电路5.2.1 单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路 电阻性负载电阻性负载单相半波可控整流电路单相半波可控整流电路( (电阻性负载电阻性负载) )wwwwtTVTR0a)u1u2uVTudidwt1p2 ptttu2uguduVTaq0b)c)d)e)00负载电压负载电压udVT管压降管压降uVT控制角，触发延迟角控制角，触发延迟

3、角5.2.2 单相桥式全控整流电路1 1电阻性负载电阻性负载 全波整流：全波整流：负载在两个半波都有电流流过。负载在两个半波都有电流流过。整流电压脉动两次，脉动程度比半波小。整流电压脉动两次，脉动程度比半波小。 变压器副边绕组两个半周电流方向相反且波形变压器副边绕组两个半周电流方向相反且波形对称，不存在直流磁化问题。对称，不存在直流磁化问题。5.2.3 5.2.3 单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路单相桥式半控整流电路图单相桥式半控整流电路图单相桥式半控整流电路的另一种接法单相桥式半控整流电路的另一种接法 相当于相当于VT3和和VT4换为二极管换为二极管VD3和和VD4，这样可以省去，这

4、样可以省去续流二极管续流二极管VDR，续流由续流由VD3和和VD4来实现来实现。 这种接法的两个晶闸管这种接法的两个晶闸管阴极电位阴极电位不同，二者的触发电路不同，二者的触发电路需要需要隔离隔离。单相桥式半控整流电路的另一接法单相桥式半控整流电路的另一接法单相全控桥式电路单相全控桥式电路5.3 5.3 三相可控整流电路三相可控整流电路5.3.1 三相三相半波半波可控整流电路可控整流电路5.3.2 三相桥式可控整流电路三相桥式可控整流电路三相可控整流电路其交流侧由其交流侧由三相电源三相电源供电。供电。 当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易滤当整流负载容量较大，或要求直流电压脉动较小、易

5、滤波时，应采用三相整流电路。波时，应采用三相整流电路。最基本的是最基本的是三相半波三相半波可控整流电路可控整流电路。应用最为广泛的应用最为广泛的三相桥式三相桥式全控整流电路、以及全控整流电路、以及双反星形双反星形可控整流电路、可控整流电路、十二脉波十二脉波可控整流电路等。可控整流电路等。 5.3.1 5.3.1 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路 a) 自然换相点：自然换相点：相电压的交点相电压的交点w wt1、w wt2、w wt3处，称这些交点为处，称这些交点为自然换相点自然换相点。 将其作为触发角将其作为触发角a a的起点的起点， 即即a a=0。自然换相点自然换相点VT1VT3为

6、二极管时输出电压波形为二极管时输出电压波形VT1VT3为晶闸管时改变触发角为晶闸管时改变触发角,输输出电压波形如何变化呢出电压波形如何变化呢?三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路三个晶闸管轮流导通三个晶闸管轮流导通120 ，ud波形为三个波形为三个相电压相电压在正半在正半周期的周期的包络线包络线。晶闸管电压由一段晶闸管电压由一段管压降管压降和两段和两段线电压线电压组成，随着组成，随着a a增大，晶闸管承受的电压中增大，晶闸管承受的电压中正的部分逐渐增多。正的部分逐渐增多。a a=0 时时三相半波可控整流电路共阴极接法电阻三相半波可控整流电路共阴极接法电阻负载时的电路及负载时的电路及a a=

7、0 时的波形图时的波形图三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a a=30 时时三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=30 时的波形图时的波形图 负载电压负载电压/电流处于电流处于连续和断续的临界状态连续和断续的临界状态，各相仍导电各相仍导电120 。 三相半波可控整流电路，电阻负载，三相半波可控整流电路，电阻负载，a a=60 时的波形图时的波形图当导通一相的相电压过零变负时，该相晶闸管关断，但下一相晶闸管因未触发而不导通，此时输出电压电流为零。 负载电流断续，各晶闸管导通角小于120。 三相半波可控整流电路三相半波可控整流电路a a30 时时5.3.2

8、三相桥式可控整流电路三相桥式可控整流电路 基本工作原理基本工作原理 工作特点工作特点: : 每个时刻共阴极组和共阳极组分别有且 只有一个晶闸管导通，形成负载供电回路。 触发脉冲的相位关系:共阴极组的T1、T3、T5之间互差120，共阳极组的T2、T4、T6之间也互差120。接在同一相的两管，如T1与T4之间则互差180。 共阴极组和共阳极组中导通的一对晶闸管须同时给触发脉冲:可采用宽脉冲触宽脉冲触发或双窄脉冲触发发或双窄脉冲触发. .共阴极共阴极共阳极共阳极三相桥输出的是变压器二次线电压的三相桥输出的是变压器二次线电压的整流电压，输出的两相相电压相减以整流电压，输出的两相相电压相减以后的波形：

9、后的波形：u uabab、u uacac、u ubcbc、u ubaba、u ucaca和和u ucbcb。 如图所示如图所示= 0= 0时三相桥式可时三相桥式可控整流电路输出电压控整流电路输出电压u ud d的波形是的波形是线电压线电压的包络线。的包络线。电阻性负载电阻性负载 =0三相三相桥式可控整流电路波形桥式可控整流电路波形 电阻性负载电阻性负载=30三相桥式可控整流电路波形三相桥式可控整流电路波形 ubcubaucaucbuabuabuacuaubucua电阻性负载电阻性负载=60三相桥式可控整流电路波形三相桥式可控整流电路波形 uaubucuaubcubaucaucbuabuabua

10、c电阻性负载电阻性负载=90三相桥式可控整流电路波形三相桥式可控整流电路波形 （1）单相相控整流电路单相相控整流电路（电路结构，工作原理，电阻负载时的电路结构，工作原理，电阻负载时的波形波形）（2）三相相控整流电路三相相控整流电路（电路结构，工作原理，电阻负载时的波形电路结构，工作原理，电阻负载时的波形）单相单相半波可控半波可控整流电路整流电路单相单相桥式全控桥式全控整流电路整流电路单相单相桥式半控桥式半控整流电路整流电路单相整流电路单相整流电路(电阻性负载电阻性负载)波形图波形图三相三相半波可控半波可控整流电路整流电路三相桥式全控三相桥式全控整流电路整流电路a =30u2uaubucOwtO

11、wtOwtOwtOwtuGuduabuacwt1iVT1uVT1uaca a=30 时时电阻性负载波形图电阻性负载波形图uaubucuauacubcubaucaucbuabuacubcubaucaucbuabuabuabuabuac24基本原理: 时钟振荡器产生恒定频率的脉冲信号作为时间比较的基准, “电压-脉宽转换”电路(V/W电路)将电压信号转换为脉宽信号,V/W电路的输入控制电压由误差放大电路检测输出电压的误差信号,并经过比较放大后提供;V/W电路输出脉冲的频率经同步电路和时钟振荡器同步;V/W电路输出的一组脉冲序列经分频电路分频,变成两列彼此交替出现的脉冲,送至驱动电路驱动功率开关管,

12、使得稳压电源输出电压达到设计要求.PWM型控制电路的工作方式:输出电压Vo升高,调节脉冲W减小;输出电压Vo降低,调节脉冲W减小;26软启动软启动又称为柔性启动,是指输入电压缓慢启动,即电压由零逐渐提升到额定电压的启动过程。原因原因: : 由于电源合闸接通交流输入电压瞬间,会形成非常大的浪涌冲击电流,可到正常工作电流得得数十倍甚至上百倍,导致熔断器烧断,或对其他用电设备带来干扰,甚至器件损坏等一系列可靠性问题,使开关电源无法正常投入运行.27(1)工作电压范围宽工作电压范围宽:835V (2)5.1V士士1%微调基准电源微调基准电源 (3)振汤器振汤器工工作频率作频率范围范围:100400kH

13、z。 (4)具有振荡器外部同步功能具有振荡器外部同步功能 (5)死区时间可调 (6)内置内置软起动电路 (7)具有具有输入欠电压锁定功能功能 (8)具有具有过流保护和和PWM锁存功能，禁止多脉冲锁存功能，禁止多脉冲 (9)占空比为占空比为050%可调可调 (10)双路双路推拉式推拉式输出输出:400mA(峰值峰值) ,可直接驱动功率可直接驱动功率MOS管管 反向输入同相输入同步端振荡器输出CTRT放电端软启动端参考电压电源电压输出BVc电源地输出A闭锁控制补偿15脚:芯片电源端(8V35V)直流电源分为两路直流电源分为两路:芯片工作电芯片工作电源和产生源和产生5.1V的基准电压的基准电压.欠压

14、锁定:低于低于8V时芯片内时芯片内部电路锁定并停止工作部电路锁定并停止工作.16脚:基准电压端(5.1V1%)分压后作为误差放大器参考电压分压后作为误差放大器参考电压13脚:输出级电压源(4.535V)可与可与15脚共电源或用更高的电压脚共电源或用更高的电压12脚:接地端6脚: RT端 5脚: CT端 7脚: 放电端由双门限比较器,恒流源,电容充放电电路组成,在CT上产生锯齿波.充电时间:t1=0.67RTCT 放电时间:t2=3RDCT 振荡频率: f=1/(0.67RTCT+3RDCT) (RDRT)1脚: 反相输入端(接输出反馈电压)2脚:同相输入端 (接基准电压的分压电阻上,以取得基准电压与反相端电压比较)输出反馈电压与基准电压的误差信号放大后Vf送至PWM比较器的负端, 锯齿波送至正端,经过比较后可产生PWM信号.Vp: PWM比较器输出信号V5: 5脚输出的锯齿波4脚时钟信号送至T触发器,并用时钟的前沿触发,输出为2分频的互补方波信号.这些方波信号和PWM信号输入到或非门,实现PWM脉冲分相.加入死区控制时间8脚: 软启动端 (外接软启动电容,由50uA恒流源充电.刚打开电源开关时,电容充电,PWM比较器的反相输入端逐渐升高,输出电压逐渐增大.)10脚:关断端 (一般接过流检测信号.当