AC/DC功率變換器電路原理

為什么一開始供電站不直接傳輸DC呢?

因為我們的電力通常都是在比較偏僻的山區(qū)或者是沿海地區(qū)，從這些地區(qū)傳輸?shù)绞袇^(qū)，AC電壓會比較有優(yōu)勢，通過高電壓低電流方式傳輸AC電壓，可以減小傳輸?shù)膿p耗，高壓電經(jīng)過供電站分階段轉(zhuǎn)換成220VAC后再傳輸?shù)郊彝ギ斨小?

AC一般有哪些方式轉(zhuǎn)換成DC?

一般AC轉(zhuǎn)換成DC有兩種方式：

1. 變壓器轉(zhuǎn)換

2. 開關(guān)方式轉(zhuǎn)換

如何轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換的原理是什么?

①變壓器轉(zhuǎn)換：

1.變壓器轉(zhuǎn)換是先由低頻變壓器(因為AC高壓的頻率是50-60HZ)將AC高壓轉(zhuǎn)換成AC低壓。

2.然后再通過整流將已經(jīng)降壓的AC轉(zhuǎn)換成DC。

3.但是由于剛轉(zhuǎn)換過的DC紋波太嚴重了，我們要想辦法把紋波減小，這個時候我們可以通過電容濾波來平滑電壓。

由二極管構(gòu)成的整流電路，用來測量交流信號電壓或把交流信號轉(zhuǎn)換為直流信號時，其線性和精度均不理想。本電路使用了由OP放大器構(gòu)成的絕對值電路，因為它由均化電容轉(zhuǎn)換成輸入信號的平均值，所以輸入電壓很小時，也能獲得高精度。測量正弦波電壓可以用其平均值表示，但測量脈沖波形用平均值則很難測得其很效值。

OP放大器A1是放大倍數(shù)為10的AC放大器，需要多大的放大倍數(shù)，取決于輸入信號的大小，放大倍數(shù)A可用A=1+(R3/R2)公式計算。A1的低頻FL約為1.6HZ(FZ=1/2πC1.R2≈1.6)，C1、C3也與低頻有關(guān)。其容量均為10UF，因為用兩個電容串聯(lián)，所以總?cè)萘繛?UF，它的FL約為0.5HZ。OP放大器A2、A3是標準的絕對值電路。A2是負輸出半波整流電路，其輸出與輸入信號進行加法運算進行全波整流。加法電阻R6和R7的比例很重要，它們的比率是2：1，所以選用E系列中的150K、75K電阻。C4是均化電容，電容量必須根據(jù)輸入信號的頻率范圍確定，如果容量太小，就會產(chǎn)生整流紋波;另一方面，輸出響應(yīng)也取決于C4，如果要進行快速測量，其容量也不能太大。輸出是全波整流的平均值，對正弦波來說，等于峰值電壓的2/π(0.636EI)，應(yīng)予注意。

頻率上限受OP放大器高頻特性的限制，配電路可達100KHZ。

ac/dc轉(zhuǎn)換器電路圖(一)

AC到DC轉(zhuǎn)換器在負載端連接處將交流電源轉(zhuǎn)換為直流電源。目前有不同類型的整流器，例如半波、全波和橋式整流器。

由四個二極管組成的全橋整流器以橋的形式連接起來。二極管僅在一個方向上導電，即在正向偏置期間。它在另一個方向上保持關(guān)閉狀態(tài)，即在反向偏置期間。

在上述電路中，在正半周期間，二極管D2和D4導通。在電源的負半周期間，二極管D1和D3導通。因此，以這種方式輸入的交流電被整流為輸出的直流電。但問題是直流輸出功率由脈沖組成，不是純直流

ac/dc轉(zhuǎn)換器電路圖(二)

它包括方波振蕩器這直流到交流變頻原理圖產(chǎn)生AC輸出行頻率和電壓。 555配置為低頻振蕩器，可變的頻率范圍為50至60赫茲的頻率電位的R4 。 NE555輸出端(擴增Q1及Q2 )接入變壓器的T1 ，要注意變壓器的匝數(shù)比。電容C4和線圈的T1保證精確 ，確保它是一個正弦波。最大輸出功率約為200瓦

DC/AC功率變換器又被稱為逆變器，是一種將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姷碾娏﹄娮釉?Power Inverter或Inverter)，主要由由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成。電動汽車上使用的DC/AC變換器的主要作用是將HV的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)殡妱訖C/發(fā)電機用交流電。

逆變器在汽車上的應(yīng)用

近年來出現(xiàn)的車載AC電源也是一種逆變器，其特點是能夠?qū)⒅绷麟?12V或24V)轉(zhuǎn)換為交流電(220V)供一般電器使用，是一種方便的電源轉(zhuǎn)換器。

電動車的DC/AC功用是將蓄電池的直流電變換為交流電，提供給驅(qū)動電動機和單相交流用電器使用。DC/AC變換器主要分為半橋逆變器、全橋逆變器和三相電壓型逆變器3類。

三相逆變器原理圖

交流直流變換器AC/DC

AC/DC功率變換器又稱為整流器，其功用是將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，電動汽車中AC/DC的功用主要是將交流發(fā)電機的交流電轉(zhuǎn)換為直流電，供給用電器或電能儲能設(shè)備儲存。

(1)AC/DC功率變換器分類

按照變流器件開關(guān)頻率的高低：所有半導體變流電路可分為低頻和高頻兩大類。

按照組成的部件：可分為不可控、半控和全控3種AC/DC變換器。

按照控制方式：有相控式和斬控式整流電路之分。

(2)AC/DC功率變換器電路構(gòu)成

AC/DC功率變換模塊電路的一般原理如下圖所示，圖中Uf為參考電壓，U0為AC/DC的輸出電壓，PWM為脈沖寬度調(diào)制式開關(guān)變換器。AC/DC功率變換模塊由輸入濾波電路、全波整流和濾波電路組成。

AC/DC功率變換器電路原理

整流電路的作用是將交流電壓變?yōu)橹绷髅}動電壓，輸入濾波電路的作用是使整流后的電壓更加平滑，并將電網(wǎng)中的雜波濾除以免對模塊產(chǎn)生干擾，同時輸入濾波器也可以阻止模塊自身產(chǎn)生的干擾影響。DC/DC變化電路和控制電路實現(xiàn)直流電壓的轉(zhuǎn)換和穩(wěn)壓，為了得到穩(wěn)定的輸出電壓U0。

新能源汽車一般都具有電力驅(qū)動系統(tǒng)，并且在該系統(tǒng)上有不少電力電子器件，汽車功率變換器是其重要組成部分。因此，了解汽車功率變換器基本知識與原理，對掌握新能源汽車驅(qū)動系統(tǒng)的驅(qū)動和控制原理、使用性能和維護保養(yǎng)技術(shù)是不可或缺的。