2018/10/12 北京交通大学电气工程学院 7-33
脉冲整流器
二次滤波回路L2、C2：用于限制直流侧二次谐波 电压，从而减小id中的二次谐波电流。其谐振频 率为基波频率的2倍。
iN 1 (t )u N (t ) I N 1U N ud (t ) (1 cos 2t ) id (t ) Id
0

(b)
2 Id
3
ωt
图2-34 对称角控制的电压电流波形
2018/10/12
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7-7
脉冲整流器 （3）脉冲宽度控制（PWM脉冲整流）：
使位移因数达到1，并同时提高畸变因数
2018/10/12
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7-8
概述
脉冲整流器
二、脉冲整流器的特点
电压型脉冲整流器
脉冲整流器
（3）基本电量关系： 设uN(t)=UNmsinω Nt，且忽略线路电阻
整流工况： IN1m=UNmtanφ/ ωNLN——得φ US1m=UNm/cosφ ——得US1m
uS1(t)=US1msin(ωNt-φ) ——得uS1(t)
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T1 , T3
COS1
id
0
ωt
(b)
u , i 1
u
i1
0
i
Id


T1 T2
2
3
ωt
T1
(c) 2－30 单相桥式整流器及电压电流波形
（a）单相桥式整流电路（b）全控整流波形（c）半控整流波形
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7-5
脉冲整流器 3、强迫换相
iT 1 u2
7-23
电压型脉冲整流器
IN LN uN
T1
D1
（4）uS、uN 和 iN 波形☆
整流（牵引）
us
T2
A
脉冲整流器 D L
3
T3
+
2
T4 D2
B
D4
C2
Cd
ud
-
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
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7-24
电压型脉冲整流器
脉冲整流器 US1m=UNm/cos φ uS1(t)=US1msin(ωNt+φ)
脉冲整流器
本章内容
7.1 概述 7.2 电压型脉冲整流器 7.3 电流型脉冲整流器
7.4 电流型脉冲整流器与电压型脉冲整流
器的性能特点比较
7.5 脉冲整流器的应用
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7-1
脉冲整流器
7 . 1 概述
一、脉冲整流器的发展背景
• 相控整流器的不足☆
功率因数低
谐波含量大
Um
u2 U m sin t
0
ud
i

2
3
ωt

T3 iT 3
id I d
Um
T1
0
iT 1 Id


u2
i2
2
3
ωt

T4
ud T2
负载
0
iT 3


2
3
ωt
iT 4

iT 2
0
(a) 图2-33 单相全控桥熄灭角控制的电压电流波形
(a)主电路 (b)电压电流波形
iT 4
0
Id

2
3
ωt

2 2 3
ωt
iT 2
i2
0
Id

2
2 3
ωt
0
(1)熄灭角控制


(b)
2 Id
t 3 ω
获超前相移因数，对整个电力系统有利。
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脉冲整流器 (2)对称角控制：使位移因数为1
• 提高相控整流器功率因数的措施☆
多段桥（多重化）；
全控桥工作于半控状态； 斩控整流（强迫换相）。
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脉冲整流器 1、多段桥——串联变流器的顺序控制 顺序控制基本思想：将几个变流器串联，根据输 出电压的要求对它们进行不同的控制，其中只有一 个变流器处于相控状态，其余变流器处于续流或满 输出状态。
脉冲整流器
T1
T3 D1 D3
+
IN uN
LN us
T2
A
T4 D2
L2 C2 Cd ud
B
D4
-
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
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7-16
脉冲整流器
7 . 2 电压型脉冲整流器
一、单相电压型脉冲整流器的结构
１、基本结构 2、各元件的作用☆ 支撑电容Cd：用于滤波，使直流侧电压恒定。 交流侧电感LN：用于实现对PWM整流器交流侧 电压us1的调节从而实现对功率因数的调节，同 时也限制交流侧谐波电流。
逆变工况： IN1m=UNmtanφ/ ωNLN
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7-25
电压型脉冲整流器
脉冲整流器
uS、uN 和 iN 波形☆
逆变（再生）
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7-26
电压型脉冲整流器
脉冲整流器
uS、uN 和 iN 波形☆
理想空载
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Um
u2 U m sin t
0


2
3
ωt
iT 1 T 1 i2 T2


Um
id Id

0

iT 1

Id
2
3
ωt
u2
iT 2

D3 iD3
ud

负载
D1
D2

0

iT 2 2
2
t 3 ω

(a)
Id
0
i2

Id
2
3
ωt
电压型脉冲整流器
IN LN uN
T1 D1
整流器工作模式及能流关系
（网压 uN (t) 为正半波时）
us
T2
A
脉冲整流器 D L
3
T3
+
2
T4 D2
B
D4
C2
Cd
ud
-
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
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7-30
电压型脉冲整流器
IN LN uN
T1
• 若在交流侧接电源uN和阻抗（电抗）LN，并 控制us的频率与电源同频率则有：
U N U s1 j N LN I N 1 调节U s 的幅值和相角 ， 就可以调节I N 的幅值和相角 。
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概述
脉冲整流器

• 如果控制 U ，使 U 的端点在与 U N 垂直且 与其端点相交的直线上，则可以使交流侧的

s1

s1
cos 1
——脉冲整流器的基本思想
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7-11
脉冲整流器 四、分类：按直流侧的电压和电流情况分类 1、电压型脉冲整流器 特征：直流侧电压恒定 ，即：ud (t) = Ud ，并且
概述
Ud
2 UN（正常工作的条件☆）
uN
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7-20
电压型脉冲整流器
脉冲整流器 1、间接电流控制——根据相量方程（相量图）产 生合适的Us1 。 （1）相量方程☆ 假定电网电压是纯 正弦电压，对于基波 分量，在忽略线路电 阻的条件下有：
U
N
U s1 j LN
N

I

N1
在PWM控制方式下us1的幅值和相位均可控 ， 因此iN1的幅值和相位也可控。
整流器工作模式及能流关系 （网压 uN (t) 为正半波时）
us
T2
D 脉冲整流器 L A D1
3
T3
+
2
T4 D2
B
D4
C2
Cd
ud
-
图7.6 单相电压型PWM整流器的主电路图
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7-31
பைடு நூலகம் 电压型脉冲整流器
脉冲整流器
四、三相电压型脉冲整流器
主电路结构
T1 T3 A D1 B T4 T6 D 4 T2 D6 C D2 T5 D3 D5 + +
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脉冲整流器
2、各元件的作用☆ 二次滤波回路L2、C2：用于提供2次谐波电流通 路，限制直流侧二次谐波电流，从而减小ud中的 二次谐波电压。其谐振频率为基波频率的2倍。
iN 1 (t )u N (t ) I N 1U N id (t ) (1 cos 2t ) ud (t ) Ud
E120机车的电源侧变流器
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概述
脉冲整流器
Id LN u T1 us T2 D2 D1 A B T4 D4 C2