新能源汽车功率电子基础（第2版）课件：整流技术

整流技术

目录7.0基本概念

7.1不可控整流电路7.2直流滤波电路7.3相控整流电路7.4PWM整流电路7.5动力蓄电池充电系统7.0基本概念－功能与分类功能（1）将交流电直接变换为直流电；（2）直流电的电压幅值可调；（3）交流电的输入功率因数可调。分类（1）器件类型：不控型、半控型和全控型；（2）控制原理：相控、PWM；（3）相数波形：单相、三相、半波、全波。应用（1）直流电源：直流电动机、蓄电池充电等提供直流电源；（2）PWM整流：功率因数校正、有源逆变、无功控制等。7.1不可控整流电路－单相二极管整流电路图7.1单相二极管整流电路整流电压脉动系数图7.2单相二极管整流电路波形7.1不可控整流电路－三相二极管整流电路图7.3三相二极管整流电路整流电压脉动系数图7.4三相二极管整流电路波形7.2直流滤波电路－容性输入直流滤波器图7.5带容性输入直流滤波器的单相全桥整流器图7.6带容性输入直流滤波器的单相全桥整流器的电压和电流波形

a)电源电压和负载电压b)整流电流和电容电流c)VD1端电压平滑电压7.2直流滤波电路－感性输入直流滤波器平滑电流图7.7带感性输入直流滤波器的单相全桥整流器图7.7带感性输入直流滤波器的单相全桥整流器的电压和电流波形

a)电源电压和负载电压b)整流电流和电容电流c)VD1端电压7.3相控整流电路－感性负载断流单相桥式半控整流器图7.9

带感性负载的单相桥式晶闸管半控整流电路图7.11断流模式感性负载的单相桥式晶闸管半控整流电路的电压和电流波形

a）电源电压b）门极触发信号c）整流电压d）负载电流7.3相控整流电路－感性负载续流单相桥式半控整流器图7.9

带感性负载的单相桥式晶闸管半控整流电路图7.12

续流模式感性负载的单相桥式晶闸管半控整流电路的电压和电流波形

a）电源电压b）门极触发信号c）整流电压d）负载电流7.3相控整流电路－感性负载断流单相桥式全控整流器图7.13

带感性负载的单相桥式晶闸管全控整流电路图7.14感性负载断流的单相桥式晶闸管全控整流电路的电压和电流波形

a）电源电压b）门极触发信号c）整流电压d）负载电流7.3相控整流电路－感性负载续流单相桥式全控整流器图7.13

带感性负载的单相桥式晶闸管全控整流电路图7.15感性负载续流的单相桥式晶闸管全控整流电路的电压和电流波形

a）电源电压b）门极触发信号c）整流电压d）负载电流7.3相控整流电路－容性负载单相桥式全控整流器图7.16

带容性负载的单相桥式晶闸管全控整流电路图7.17

带容性负载的单相桥式晶闸管全控整流电路的电压和电流波形

a）电源电压b）门极触发信号c）整流电压d）负载电流7.4功率因素校正电路－工作原理(a)(b)(c)图7.18单相有源功率因数校正变换电路a）原理图b）S导通回路c）S截止回路isisis7.4功率因素校正电路－系统控制原理图7.18a单相有源功率因数校正变换电路原理图图7.19单相有源功率因数校正变换器双闭环控制系统结构方框图is7.4功率因素校正电路－应用案例（1.1）【例7-1】如图7﹣20所示的APFC变换器控制系统电路原理图，其中，电感L为500μH，输出电容C为500μF，整流侧滤波电容Cf为0.1μF，负载电阻R为50Ω，

Isen为电流传感器，Vsen1、Vsen2为电压传感器，锯齿波Tp的频率为100kHz。参考电压Uref为400V，PI电流调节器和电压调节器的增益为1，它们的积分时间常数分别为0.5ms和5ms。图7.20有源功率因素校正变换器控制系统电路仿真模型7.4功率因素校正电路－应用案例（1.2）图7.20有源功率因素校正变换器控制系统电路仿真模型图7.21

APFC变换器闭环系统运行曲线a）输出电压b）电感电流 c）整流电压d）交流电源电压和电流7.5PWM整流电路－工作原理图7.22

PWM整流器的模型电路图7.23a

PWM整流器模型电路交流回路的电压、电流相量关系电压相量方程7.5PWM整流电路－整流模式图7.23

PWM整流器模型电路交流回路的电压、电流相量关系a）整流模式纯电阻负载运行b）整流模式容性负载运行7.5PWM整流电路－纯电容临界模式与容性负载逆变模式图7.23

PWM整流器模型电路交流回路的电压、电流相量关系c）临界模式纯电容负载运行d）逆变模式容性负载运行7.5PWM整流电路－逆变模式图7.23

PWM整流器模型电路交流回路的电压、电流相量关系e）逆变模式纯电阻负载运行f）逆变模式感性负载运行6.4PWM整流电路－纯电感临界模式与感性负载整流模式图7.23

PWM整流器模型电路交流回路的电压、电流相量关系g）临界模式纯电感负载运行h）整流模式感性负载运行7.5PWM整流电路－应用案例（1.1）【例7-2】如图7﹣26所示的APFC变换器控制系统电路原理图，其中，电感L为500μH，输出电容C为5000μF，负载电阻R为50Ω，

Isen为电流传感器，Vsen1、Vsen2为电压传感器，锯齿波Tp的频率为10kHz。参考电压Uref为400V，PI电流调节器和电压调节器的增益为1，它们的积分时间常数分别为2ms和20ms。图7.26单相电压型PWM整流器控制系统电路仿真模型7.5PWM整流电路－应用案例（1.2）图7.26单相电压型PWM整流器控制系统电路仿真模型图7.27

单相PWM整流器闭环系统运行曲线a)整流电压,b)锁相环电压, c)交流电流，d)

PWM参考信号,e)交流侧电压,f)交流电源信号7.6动力蓄电池充电系统－介绍充电类型（1）接触式充电：交流充电桩、充电站、电池更换站。（2）无线充电：移动充电设施。充电方法（1）恒压充电（CV）；（2）恒流充电（CC）；（3）脉冲充电；（4）组合充电。图7.28接触式充电的功率变器结构7.6动力蓄电池充电系统－WPT原理WPT能量传输方式

变压器耦合的感应方式，磁场共振耦合的谐振方式。图7.29新能源汽车无线充电系统的电路结构7.6动力蓄电池充电系统－V2G技术V2G技术作用（1）新能源汽车动力电池系统与电网可双向传输电能。（2）削峰填谷，提高电网运行效率，降低电网系统投资。（3）调节电网特性，改善电网性能。（4）维护新能源汽车动力电池系统，标定参数。本章知识点7.1整流器分类7.2直流链路7.3相控整流器7.4单相有源功率因数校正APFC变换器地电路（1）采用电流内环和电压外环的双闭环控制结构；（2）APFC变换器常用于车载充电装置。7.5单相PWM整流器（1