两电平脉冲整流器的工作原理

两电平PWM 整流器的调制策略研究摘要：众所周知，在传统的整流电路中，晶闸管可控整流装置的功率因数会随着其触角的增加而变坏，这不但使得电力电子类装置成为电网中的主要谐波因素，也增加了电网中无功功率的消耗无论是不控整流电路，还是相控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点。

PWM整流电路是采用PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路。

可以最大克服功率因数低，谐波多等问题。

本文详细分析单相电压型PWM整流电路的工作原理和工作模式，说明通过对PWM电路进行控制，选择合适的工作模式和工作时序，可使PWM整流电路的输出直流电压得到有效的稳定。

同时也调节了交流侧电流的大小和相位，实现能量在交流侧和直流侧的双向流动，并使变流装置获得良好的功率因数。

同时通过对输出电压的波形进行实验仿真分析，通过FFT工具对输出电压波形的谐波含量进行分析，以达到最优输出波形。

最后建立其Matlab的仿真模型，验证了设计的正确性。

关键词：单相电压型PWM；整流；功率因数；Matlab仿真；直流侧，第一章绪论1.1 概述PWM调制是现代发展起来的一项技术，早工程上主要有滞环比较法和三角波比较法，较之后者，滞环比较控制的硬件电路简单，属于实时控制，电流响应快对负载的适应性强，由于不需要载波，所以输出电压不含特定频率的谐波分量PWM整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。

通过对PWM整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。

1.2 研究意义及背景在所有的静止电力变换电路中，整流电路是最早出现的，常用的整流电路拓扑结构早在二、三十年代使用汞弧整流器时就已成熟[1]-[4]。

除直接使用直流电源的设备外，大部分DC/AC和DC/DC装置的输入直流电压是经不控或相控整流得到的，故整流电路的应用也最广。

两电平和三电平脉冲整流工作原理区别两电平和三电平脉冲整流，这话题一提起来，可能很多人就会感觉头大，不过没关系，今天我们就来聊聊这两者的区别。

想象一下，你在厨房里做饭，正准备煮一锅好汤。

两电平脉冲整流就像你用简单的锅子加热，火力一开，汤就开始咕嘟咕嘟冒泡。

火力全开，温度迅速上升，煮沸的过程直接了当。

这个过程简单明了，操作起来也不复杂，就像日常生活中的基本选择。

也许有时候温度会控制得不太好，汤也可能煮得有点焦，但整体来说，就是个很直接的方式，能把你需要的热量迅速送到。

而三电平脉冲整流就像是你用高档锅具，甚至是带有温控的慢炖锅。

你可以调节火力，让温度在不同的阶段缓慢升高，这样汤就不会一下子就煮糊了。

你慢慢地加热，感觉更加温和，味道也更为丰富。

这种方式需要更多的细致入微，操作起来稍微复杂，但好处多多，特别是在稳定性和效率方面。

你想想，调节得当，汤的味道能够更加鲜美，朋友们来家里吃饭时，你绝对是个大厨。

三电平脉冲整流在电力传输中，不仅能保持稳定，还能减少能量的损失，像是把每一滴汤都用得恰到好处。

咱们再深入聊聊这两个原理。

两电平整流的工作原理比较直接，使用简单的开关元件，就像按开关那样，电流要么流过，要么不流。

这种方式的优点是构造简单，成本低，能快速实现整流。

但是呢，这个简单的模式也有不足之处，特别是在电流波形的质量上。

波形看起来就像是过山车一样起伏不定，可能会导致一些电器在使用过程中出现不必要的麻烦。

就像是你开车的时候，遇到颠簸的路，心里那个不爽就不用多说了。

三电平整流的妙处在于它能提供更平滑的波形，就像你在开车时选择了一条平坦的大路，舒服得很。

这种整流方法不仅能更好地控制电压，还能减小谐波失真，降低电磁干扰，感觉就像给你的电器上了个保护罩，安全又安心。

三电平整流在高功率的情况下表现得尤为出色，能有效提升系统的整体效率，真的是让人拍手称赞。

不过，话说回来，三电平整流虽然好处多，但设计和实现的复杂度也让不少工程师感到头疼。

脉冲整流器原理
脉冲整流器是一种电子器件，用于将交流电信号转换为直流电信号。

它的原理是基于二极管的导电特性。

在正半个周期内，输入交流电信号的电压是正的，而在负半个周期内，输入电压则是负的。

脉冲整流器利用这一特性，只允许正向电流通过，同时阻止反向电流的流动。

脉冲整流器由一个或多个二极管和负载组成。

当输入交流电信号的电压为正时，二极管处于导通状态，正向电流可以通过二极管传导给负载，从而实现整流。

而当输入电压为负时，二极管会进入截止状态，阻止反向电流的流动。

这样，在整个交流周期内，只有正向电流能够通过整流器。

脉冲整流器通常会附加滤波电容，用于平滑输出直流电信号。

滤波电容可以帮助减小输出波形的纹波，使得输出的直流电信号更为稳定。

脉冲整流器广泛应用于各种电子设备中，例如电源适配器、整流电路、变频器等。

通过将交流电信号转换为直流电信号，脉冲整流器可以为电子设备提供稳定的电源，保证设备正常运行。

两电平与三电平的脉冲波形比较电牵二班组员：杨洋20121550曾绍桓20121543徐刚堂20121544代思瑶20121565黄异彩20121569赵杰20121571两电平与三电平的脉冲波形比较我国引进的时速200公里动力分散型交流传动动车组中,CRHI 、CRHS 动车组主电路均采用了两电平全桥整流电路。

为了降低开关管的电压应力和改善PWM 整流器网侧输出波形,CRHZ 动车组采用了二极管箱位三电平PWM 整流器电路结构。

下面主要对这两种电路拓扑的工作原理及数学模型进行分析和研究。

1.1两电平整流器原理与数学模型单相电压型两电平Pwm 整流器主电路如图2一1所示,网侧漏感L 二起传递和储存能量,抑制高次谐波的作用;支撑电容Cd 起抑制高次谐波,减少直流电压纹波的作用;电感LZ 和电容CZ 形成串联谐振电路,用于滤除电网的2次谐波分量。

把开关器件(这里采用IGBT)视为理想开关元件,定义理想开关函数S,和S,,从而得到如图2一2所示简化等效电路。

两电平PWM 脉冲整流电路 两电平PWM 整流器等效电路由于上桥臂与下桥臂不能够出现直通,则a 1S 与a 2S 、b 1S 与b 2S 不能同时导通和关断,驱动信号应该互补。

PWM 整流器网侧输入端电压ab U 取值有dc U 、0、-dc U 三种电平,有效的开关组合有22=4种,即S,S,=00、01、10、11四种逻辑,则PWM 整流器输入端电压ab U 有如下关系:ab U =（B A S S -）dc U则由式(2一2),系统的瞬时等值电路如图2一3所示瞬时等值电路由图2- 3可见,通过不同的控制方法适当调节“ab U 的大小和相位,就能控制输入电流的相位以控制系统功率因数;同时控制输入电流的大小以控制传入功率变换的能量,也就控制了直流侧输出电压。

因此,通常采用电压外环和电流内环相结合的双闭环控制方式。

此等值电路的电压矢量平衡方程为:ab tiN i d d U R L U N N N N ++= 对应于四个开关的不同工作状态,电路共有以下三种工作模式:工作模式1：B A S S =00或11,即下桥臂开关或上桥臂开关全部导通,则此时“ab U =0,电容d C 向负载供电,直流电压通过负载形成回路释放能量,直流电压下降,因此,为了保证直流侧电压的稳定,工作模式1的导通时间比较短,这也是在空间电压矢量调制中,两个零矢量的作用时间要比其他六个矢量的作用时间短的原因。

脉冲整流器工作原理
脉冲整流器工作原理是将交流信号转变为直流信号的电子装置。

其基本原理如下：
1. 输入电源：脉冲整流器的输入是交流电源，通常为外部供电或变压器输出的交流信号。

2. 变压器：输入的交流电信号首先经过一个变压器。

变压器能够将交流信号的电压变换为适当的数值，以满足后续电路的要求。

3. 整流管：在变压器之后，交流信号进入一个整流管。

整流管通常是一个二极管，其特性是只能允许电流沿一个方向通过。

4. 整流：当交流信号的电压大于整流管的正向电压临界值时，整流管会打开，电流通过。

这时，交流信号的负半周期将被阻断，只有正半周期的信号能够通过整流管。

5. 滤波电容：整流后得到的信号仍然是脉冲状的直流信号。

为了使信号更加稳定，需要在整流后加上一个滤波电容。

滤波电容能够平滑输出信号的脉冲部分，使其更加接近直流信号。

6. 输出：经过滤波处理后的直流信号即为脉冲整流器的输出信号，可以用于驱动各种需要直流电源的设备。

综上所述，脉冲整流器通过变压器和整流管将交流信号转换为
直流信号，再通过滤波电容平滑输出，实现将交流电源转换为直流电源的功能。

《动车组传动与控制》参考答案作业三(5章)一、名词解释：1.电流型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。

电流型牵引变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。

2.电压型牵引变流器：交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。

根据中间直流环节滤波元件的不同，牵引变流器可分为电压型和电流型两种。

电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源。

3.两电平式逆变器：逆变器将直流转换为交流。

两电平式逆变器，把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上，即逆变器的输出相电压为两种电平。

4.三电平式逆变器：逆变器将直流转换为交流。

三电平式逆变器，除了把直流中间环节的正极或负极电位送到电动机上去以外，还可以把直流中间环节的中点电位送到电动机上去，即输出相电压为三种电平。

二、简答题：1.简述牵引变流器的类型及特点。

答：牵引变流器是交流传动系统的核心部件，交-直-交流传动系统中，牵引变流器由网侧整流器、直流中间环节、电动机侧逆变器及控制装置组成。

牵引变流器根据中间直流环节滤波元件的不同，可分为电压型和电流型两种。

电压型变流器直流中间环节的储能器采用电容器，向逆变器输出的是恒定的直流电压，相当于电压源；电流型变流器直流中间环节的储能器采用电感，相当于恒流源，向逆变器输出的是恒定的直流电流。

现代轨道列车交流传动领域大多都采用电压型变流器。

根据逆变器输出交流侧相电压的可能取值情况，将电压型逆变器分为两电平式和三电平式。

两电平式逆变器，可以把直流中间环节的正极电位或负极电位接到电动机上去；三电平式逆变器，除了把直流中间环节的正极或负极电位送到电动机上去以外，还可以把直流中间环节的中点电位送到电动机上去，含有较少的谐波，其输出波形得到了改善，但需要更多的器件。

尊敬的读者，今天我将为您深入阐述动车组中单相两电平脉冲整流器的工作原理，希望能够为您带来全面的理解。

一、动车组中的单相两电平脉冲整流器1. 动车组的电力系统动车组是我国现代高铁交通的重要组成部分，其中的电力系统是其核心部件之一。

而单相两电平脉冲整流器则是动车组电力系统中至关重要的组成部分之一。

2. 脉冲整流器的作用脉冲整流器是将交流电转换为直流电的电力装置，其在动车组的电力系统中起到了至关重要的作用。

而单相两电平的设计则是为了满足动车组对于电力输出的精准要求。

二、单相两电平脉冲整流器工作原理的深入解析1. 单相两电平脉冲整流器的结构单相两电平脉冲整流器由输入变压器、整流电路和输出滤波电路组成。

其结构简单而紧凑，能够有效地实现对输入交流电的转换和滤波。

2. 工作原理分析在正半周，当输入交流电的电压高于两个不同的电平时，脉冲整流器会输出与较高电平相对应的电压；而在负半周，当输入交流电的电压低于两个不同的电平时，脉冲整流器会输出与较低电平相对应的电压。

单相两电平脉冲整流器通过有效利用交流电的正负半周，实现了电压的高效输出。

三、对单相两电平脉冲整流器工作原理的总结和回顾通过对单相两电平脉冲整流器的工作原理进行全面的分析，我们可以深刻地理解其在动车组电力系统中的重要作用。

其精确地控制输出电压，保证了动车组电力系统的稳定性和高效性，对于保障动车组的安全和舒适行驶具有至关重要的意义。

四、个人观点和理解在我看来，单相两电平脉冲整流器的设计和工作原理无疑是电力系统领域的一项重要进步。

其精准的电压控制，为动车组提供了可靠而高效的电力支持，使得动车组能够在高速行驶的同时保持系统的稳定性和安全性。

我相信，随着科技的不断进步，动车组的电力系统会迎来更多创新和突破，为我国高铁交通的发展注入新的动力。

通过本篇文章的阐述，相信您已经对单相两电平脉冲整流器的工作原理有了更加清晰的认识。

期待本文能够为您在动车组电力系统领域的学习和研究提供一定的帮助。