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（线换向）。换句话说，它用于将固定频率、固定电压的交流电转换为可变的直流电压输出。其表示为

进入转换器的交流输入电压通常具有固定的 RMS（均方根）和固定的频率。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。这是通过改变晶闸管触发的相位角来实现的。结果，获得负载电流的脉动波形。

在输入电源半周期期间，晶闸管处于正向偏置状态，并通过施加足够的栅极脉冲（触发）而导通。一旦晶闸管导通，即在点 ωt=α 到点 ωt=β 处，电流就开始流动。当负载电流降至零时，晶闸管会因线路（自然）换相而关闭。

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后续章节中进行解释。

两相脉冲转换器，也称为二级脉宽调制器 (PWM) 发生器，用于为基于载波的脉宽调制转换器生成脉冲。它通过利用二级拓扑来实现这一点。该块控制用于控制目的的开关器件，例如存在于三种类型转换器中的 IGBT 和 FET，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，则上位设备的脉冲等于1，下位设备的脉冲等于0。

为了控制具有单相全桥（2臂）的设备，需要应用单极或双极脉宽调制。在单极调制中，两个臂中的每一个都是独立控制的。第二个参考输入信号是通过将初始参考点偏移 180° 在内部生成的

当应用双极PWM时，第二单相全桥中的下开关器件的状态与第一单相全桥器件中的上开关器件的状态类似。使用单极调制可以产生平滑的交流波形，而双极调制则可以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都处于导通模式。晶闸管最早被触发导通的时间是相对于相电压的 30°。

使用三个晶闸管和三个二极管来解释其操作。当将晶闸管T1、T2和T3替换为二极管D1、D2和D3时，将分别在相对于相电压u an 、_u bn_和u _cn成30°的角度处开始导通。因此，初始测量的触发角α相对于与其对应的相电压为30°。

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，功率从直流侧流向交流侧。此外，晶闸管中的电压是通过控制触发角来控制的。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式控制转换器。在该转换器中，脉冲数是相数的两倍，即p = 2m。使用相同的转换器配置，可以组合两个六脉冲电桥以获得十二个或更多脉冲转换器。

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压降，两个二极管必须位于电桥的相对腿上。例如，二极管3和6不能同时导通。因此，直流负载上的电压降是来自三相电源的线电压 VL 的组合。

值得注意的是，脉冲数量越多，转换器的利用率就越高。此外，脉冲数量越少，转换器的利用率就越低。