电力电子 - 脉冲转换器

相控转换器

相控转换器将交流电转换为直流电（线路换向）。换句话说，它用于将固定频率和固定电压的交流电转换为可变的直流电压输出。它表示为

进入转换器的交流输入电压通常为固定 RMS（均方根）和固定频率。转换器中包含相控晶闸管可确保获得可变的直流输出电压。这是通过改变触发晶闸管的相位角来实现的。结果，获得了负载电流的脉动波形。

在输入电源半周期内，晶闸管处于正向偏置，并通过施加足够的栅极脉冲（触发器）而导通。晶闸管导通后，即从点 ωt=α 到点 ωt=β，电流开始流动。负载电流降至零的那一刻，晶闸管由于线路（自然）换向而关闭。

有许多利用自然换向的电源转换器。这些包括 −

上述电源转换器将在本教程的下一章中解释。

2 相脉冲转换器，也称为 2 级脉冲宽度调制器 (PWM) 发生器，用于为基于载波的脉冲宽度调制转换器生成脉冲。它通过利用二级拓扑来实现这一点。该块控制开关设备，如 IGBT 和 FET，它们存在于三种类型的转换器中，即 −

2 脉冲转换器中的参考输入信号与载波进行比较。如果参考输入信号大于载波，则上部设备的脉冲等于 1，下部设备的脉冲等于 0。

为了控制具有单相全桥（2 个臂）的设备，必须应用单极或双极脉冲宽度调制。在单极调制中，两个臂中的每一个都是独立控制的。通过将初始参考点偏移 180°，内部生成第二个参考输入信号

当应用双极 PWM 时，第二个单相全桥中下部开关装置的状态与第一个单相全桥装置中的上部开关相似。使用单极调制可产生平滑的交流波形，而双极调制可产生较小的电压变化。

考虑一个三相 3 脉冲转换器，其中每个晶闸管在供电周期的第三个周期内处于导通模式。晶闸管被触发导通的最早时间是 30°参考相电压。

使用三个晶闸管和三个二极管来解释其操作。当晶闸管 T1、T2 和 T3 被二极管 D1、D2 和 D3 替换时，导通将分别以相对于相电压 u_an、u_bn 和 u_cn 的角度 30° 开始。因此，触发角 α 最初以相对于其对应的相电压 30° 的角度测量。

电流只能沿一个方向流过晶闸管，这类似于逆变器的工作模式，其中功率从直流侧流向交流侧。此外，晶闸管中的电压通过控制触发角来控制。当 α = 0（可能在整流器中）时，可以实现这一点。因此，3 脉冲转换器充当逆变器和整流器。

下图显示了连接到三相电源的六脉冲桥控转换器。在此转换器中，脉冲数是相位数的两倍，即 p = 2m。使用相同的转换器配置，可以将两个六脉冲桥组合在一起，以获得十二个或更多脉冲的转换器。

当换向不可用时，两个二极管将在任何特定时间导通。此外，为了获得负载两端的电压降，两个二极管必须位于桥的相对支路。例如，二极管 3 和 6 不能同时导通。因此，直流负载两端的电压降是三相电源的线电压 VL 的组合。

需要注意的是，脉冲数越多，转换器的利用率越高。此外，脉冲数越少，转换器的利用率越低。