不控整流电路工作原理

单相半波整流电路。它利用整流二极管 D的单向导电性能把外加交流电压变为直流电压。 对于理想情况，即整流二极管既无惯性又无损耗，因为二极管的开通和关断只需几微秒，对于50Hz电流的半周期而言，可以看作是瞬时完成。当电源变压器的初级加上一正弦电压u1时，其次级将感应某一交流电压u2。在u2的正半周内,D受正向电压而导通，流过负载电流id，同时在负载电阻Rd上产生电压ud；当u2负半周时，D承受反向电压而关断,电路中没有负载电流,因而也没有负载电压。

由此可见,交流电压通过二极管的整流作用所得到的直流电压ud是脉动的。一般负载需要供给平滑的直流电压，因此在整流元件与负载之间常接有滤波器。滤波器对整流电流的直流分量无扼流作用，而对交流分量的感抗很大。这样，就能在负载上得到平直的直流电压Ud，其数值等于脉动电压ud的平均值。由于整流电路通常是由标准电网电压（如220V，380V）供电，而负载所需直流电压数值各不相同，因此在一般整流电路中需要有变压器把标准的电网电压变换为所需数值的交流电压。

常用的不控整流电路有四种。三相半波电路（图2a）指在电源一个周期内有三个二极管轮流导电，就可得到三脉波整流电压。该电路优点是接线简单，但变压器次级绕组的导电角仅120°，因此绕组的利用率较低，而且电流是单方向的，它的直流分量形成直流安匝的磁通势并产生较大的漏磁通，因而须加大变压器铁心的截面积，还要引起附加损耗。因此，这种线路多用于中等偏小（如30kW以下）的设备上。应用最广的是单相桥式电路、三相桥式电路（图2b）。桥式电路的特点是整流桥中有两组：共阴极组和共阳极组，两组共同串联到负载上，因此适宜在高电压、小电流情况下运行。如果电源大小合适，可不用变压器。在低电压、大电流情况下运行应是两组三相半波电路的并联结线（图2d）。并联后，利用变压器绕组的适当连接，消除了直流磁化，并使每组提供一半负载电流。为了解决两组电流平衡问题，特设平衡电抗器，这样既可发挥其元件少的优点，又可消除三相半波电路的缺点。三相半波电路（图2a)。

先用整流器将输入的交流电转变为直流电，再用逆变器将直流电转变为所需频率的交流电。整流器采用不控整流电路或相控整流电路。在要求变频器输出电压可变,而逆变器又无控制电压的能力的场合,常采用相控整流电路；在逆变器能够控制输出电压的场合，一般采用不控整流电路以降低成本。按换流方式不同，逆变电路可分为电源换流、负载换流和自换流3种。

间接变频电路电源换流逆变电路

电路中的晶闸管利用电源电压换流，晶闸管关断条件好，它构成的变频器容量可以做得较大。主要应用于线绕式异步电动机串级调速，高压直流输电，大电网的联接。

间接变频电路负载换流逆变电路

电路中的晶闸管利用负载电压换流。主要用于同步电动机调速和感应加热装置中。用于同步电动机调速的变频电路输出频率不高，一般在几赫到几十赫范围，可以采用普通晶闸管作为逆变器的开关元件，成本较低。在启动时，同步电动机反电动势为零，晶闸管不能利用负载电压换流，常采用电源换流或辅助强迫换流。用于感应加热的变频电路的输出频率较高，一般在几百赫到几万赫的范围。它的逆变电路种类很多，有并联逆变电路、串联逆变电路、串并联逆变电路、倍频式逆变电路和时间分割式逆变电路。并联逆变电路负载适应性强，适用于熔炼和透热。串联逆变电路可以在逆变器内部调节输出电压，启动比较方便，适用于淬火和钎焊。串并联逆变电路、倍频式逆变电路和时间分割式逆变电路适用于输出频率较高的应用场合。

间接变频电路自换流逆变电路

主要用于异步电动机变频调速和恒压恒频装置中。逆变器中的晶闸管需要专门的辅助换流电路换流，电路较复杂。为了简化电路，在中、小功率的自换流逆变电路中常采用功率晶体管等自关断元件。在简单的控制下，自换流逆变电路本身不能控制输出电压，当采用脉冲宽度控制时，自换流逆变电路不但能控制输出电压，还能改善输出电压的波形。

截至20世纪80年代，已发展了多种调压方式以适应不同场合的要求，主要有直流端调压和逆变器内部调压两类。

直流端调压 　逆变输出电压的调节由直流电压为可调来实现。这时逆变器仅具有变频功能，而直流侧则具有可控整流的功能（见相控整流电路和直流变换电路）。该功能可由以下电路结构实现：①相控整流电路；②不控整流电路加直流斩波电路；③斩控整流电路；④交流调压电路加不控整流电路。较常用的是前两种。

逆变器内部调压 　直流端采用不控整流电路。直流电压不变，逆变输出电压的调节在逆变器内部实现。这时逆变器兼具变频和调压两种功能。这种调压方式较之直流端调压具有主电路结构简单、电网侧功率因数高、电压调节动态响应快等优点，因而得到更多的应用。

逆变电路内部调压功能以调压范围和线性度等工作指标来衡量。但由于在调压过程中也会影响逆变输出电压的谐波含量，而谐波含量的高低对逆变器出端滤波器容量、体积和重量、整机效率、输出功率都有影响，因此在评价各种调压方式时，除了考虑上述调压功能之外，还要兼顾谐波含量的影响。

常见的逆变器内部调压方式有以下两种。

①桥内移相调压方式：图1a为电压型单相逆变电路(见自换流式电压型逆变电路)。各桥臂用自关断元件的通用符号表示，其控制极脉冲分布状态如图1b。由图可见，ug1和ug4、ug2和ug3保持相位互补关系, 但ug3和ug2分别引前于ug1和ug4某一电角度θ，该角度在0°～180°范围内连续可调。图1a中虚线框A内两臂称为基准臂，B内两臂则称为移相臂。改变移相臂对基准臂的相位差θ即可改变输出电压波形，从而改变输出电压基波方均根值。对输出电压进行分析，可得式中n为正奇数,τ为脉冲宽度。上式表明，改变参数τ（相当于改变相移角θ）,即可改变各次谐波幅值。其中基波方均根值可表示为桥内移相调压方式的优点是控制简单,调压线性度好,但输出电压谐波含量较大。

②正弦脉宽调制(SPWM)调压方式：仍以单相电压型逆变电路为例（图2a），为简单计，各桥臂仍用自关断元件（如GTO、 GTR和Power MOSFET等，若采用普通晶闸管则需附加换流电路），显然，主电路结构与图1完全相同，脉宽调制（英文缩写 PWM）控制方式是高频电力电子电路常用的控制方式。在逆变电路的范围内，它可视为频控方式与斩控方式的结合，其基本思路是使电路中可控元件以远高于逆变器输出频率f的载波频率fc开关工作,而可控元件在每一载波周期 (Tc=1/fc)中的占空比D(D=τ/Tc，τ为元件导通时间，即控制极脉冲宽度)则受控于控制信号ug的幅值，因此所谓正弦波脉宽调制（英文缩写SPWM）是指在一个逆变周期T(T=1/f)中,脉宽τ随时间按正弦规律变化，即式中K为比例常数，是控制信号幅值。图2b为门极脉冲的形成方式，其脉宽τ由载波信号uc（三角波）和调制信号ug（正弦波）的交点决定。图2a桥左侧虚线框A的导电臂称为频控臂（含T1和T4），由调制频率f控制；虚线框B的臂（含T2和T3）称为斩控臂,由载波频率fc控制。逆变桥输出电压u0的波形如图2c。由图可见，u0的脉冲个数由比值fc/f决定，u0的脉宽随时间按正弦变化,τ(t)值则取决于比值/Ucm，Ucm为载波电压信号幅值。改变的值即可改变τ(t),从而改变逆变输出电压基波方均根值,实现调压的目的。

SPWM调压方式的优点是低次谐波含量低、调压线性度好，但输出电压低，即在同一直流电压Ud值下,值比桥内移相调压方式时低。2100433B

功率驱动单元首先通过三相全桥整流电路对输入的三相电或者市电进行整流，得到相应的直流电。

经过整流好的三相电或市电，再通过三相正弦PWM电压型逆变器变频来驱动三相永磁式同步交流伺服电机。

功率驱动单元的整个过程可以简单的说就是AC-DC-AC的过程。

整流单元（AC-DC）主要的拓扑电路是三相全桥不控整流电路。