整流橋

圖1 三相全控整流橋

如右圖1所示，整流橋由控制器的控制角控制, 當控制角為0°～90°時，整流橋處於整流狀態, 輸出電壓的平均值為正;當控制角為90°～180°-γ時 (γ為換弧角) ，整流橋處於逆變狀態，輸出電壓的平均值為負。 

DP型18脈衝自耦變壓整流器

圖2 DP 型 18 脈衝自耦變壓整流器電路圖

DP型18脈衝自耦變壓整流器的電路原理如右圖2所示，自耦變壓器用於產生滿足整流器要求的三組三相電壓。在三組三相電壓中，其中主三相電壓（Va，Vb，Vc）與電網輸入電壓幅值相位相同，直接供電給主整流橋；另外兩組輔三相電壓（Va'，Vb'，Vc'）與(Va'，Vb'，Vc')分別供電兩組輔整流橋，三組整流橋直接並聯輸出到負載。 

圖3 18 脈衝自耦變壓整流器電壓矢量圖

如上所述，自耦變壓整流器產生了三組三相電壓，所有電壓經整流橋並聯輸出，整流后的輸出電壓為任意時刻線電壓最大值，二極體按照相應線電壓的矢量大小切換次序選通。三組電壓矢量長度不同，其中電網輸出電壓矢量最長，為主矢量，由於輔矢量短，每個主矢量與相位差較大的輔矢量構成線電壓整流后輸出。如右圖3所示，輸出的線電壓共三組18個。為了保證輸出電壓平滑，輸出的各線電壓矢量長度相等，且相鄰矢量間隔為20°。在一個交流周期內，每個線電壓傳輸1/18（20°）的負載功率。主整流橋連續工作，主橋中每個二極體在一個交流周期內導通80° ，兩個輔整流橋只有在線電壓瞬時值達到最大時才工作，輔整流橋中的每個二極體只導通 20°。

移相全橋 PWM DC/DC 變換器

基本的全橋電路結構

基本的 DC/DC 全橋變換器由全橋逆變器和輸出整流濾波電路構成，右圖 顯示了PWM DC/DC 全橋變換器的電路基本拓撲結構及主要波形。Vin是直流輸入電壓，Q1&D1～Q4&D4構成變換器的兩個橋臂，高頻變壓器 TR 的原副邊匝比為 K，DR1和 DR2是輸出整流二極體，Lf是輸出濾波電感，Cf是輸出濾波電容，RL是負載。 

波形

通過控制四個開關管 Q1～Q4，在 A、B 兩點得到一個幅值為 Vin的交流方波電壓，經過高頻變壓器的隔離變壓后，在變壓器副方得到一個幅值為 Vin/K 的交流方波電壓，然後通過由 DR1和 DR2構成的輸出整流橋，在 CD 兩點得到幅值為 Vin/K 的直流方波電壓。這個直流方波電壓經過 Lf和 Cf組成的輸出濾波器后成為一個平直的直流電壓，其電壓值為VO =D*Vin/K，其中 D 是占空比，D=2Ton/Ts，Ton 是導通時間，Ts 是開關周期。通過調節占空比D來調節輸出電壓 VO。這種基本的全橋 PWM 開關變換器中，開關管對稱導通，工作在硬開關狀態。 

移相全橋 ZVZCS PWM 變換器

基本徠移相全橋 ZVZCS 電路

移相全橋 ZVS PWM 變換器的可以很好的降低開關管的開通損耗，提高變換器的效率，但考慮到這種電路的滯後橋臂不易滿足ZVS 條件的特點，近年來研究移相全橋混合式的 ZVZCS PWM 變換器成為一個熱點。其特點是：超前橋臂實現零電壓開通，原理不變；滯後橋臂實現零電流關斷，開關管兩端不再並聯電容，以避免開通時電容釋放的能量加大開通損耗。在此對移相全橋 ZVZCS PWM 變換器的基本原理做一簡要介紹。

圖4 工作波形

基本移相全橋 ZVZCS 電路及主要工作波形如右圖4所示。滯後橋臂實現 ZCS 的方法主要是主電路中在變壓器原邊串聯一個隔直電容 Cb。它一方面避免因器件特性的不對稱等原因產生直流偏磁而導致變壓器飽和的現象；同時當 Q1 關斷、D3 導通時，原邊電感電流通過 Q4、D3 續流；VAB=0，隔直電容上的電壓反加在諧振電感和漏感上迫使電感電流 ip 下降到零，創造了滯後橋臂零電流關斷的條件。 

多脈衝整流是指在一個三相電源系統中，輸出直流電壓在一個周期內多於6個波頭，通常有12、18、24脈衝。多脈衝整流器通常由移相整流變壓器和整流橋兩部分組成。輸入三相電壓通過變壓器移相，產生幾組三相電壓輸出到整流橋。多組三相整流橋相互連接，使得整流橋電路產生的諧波相互抵消。多脈衝整流技術不僅可以減少交流輸入電流的諧波，同時也可以減小直流輸出電壓中的諧波幅值並提高紋波頻率。 

多脈衝整流技術按整流的波頭多少可以分為12、18、24等脈衝整流器。脈衝數越多，整流器的輸入電流及輸出電壓特性越好，但是整流器的系統越複雜。按整流變壓器的類型可以分為傳統的多脈衝變壓整流器和自耦式多脈衝變壓整流器。傳統的多脈衝變壓整流器採用隔離變壓器實現輸入電壓和輸出電壓的隔離，但整流變壓器的等效容量大，體積龐大。自耦變壓整流器與傳統的多脈衝變壓器不同，自耦變壓整流不採用隔離技術，而是把繞組放在同一鐵心柱上，這樣不僅節省了體積，變壓器的等效容量也相應的減小了。根據每組整流橋傳輸的能量大小是否相等，多脈衝整流又可以分為對稱式和不對稱式多脈衝整流。對稱式多脈衝整流就是整流橋輸出的電壓是相等的，各整流橋之間是並列關係，它們相互之間互不干擾；不對稱式結構是整流橋在工作時整流橋相互之間是主從關係，主整流橋傳輸大部分功率，輔整流橋傳輸部分功率，主整流橋和輔整流橋之間會相互影響。但對稱式結構增加了平衡電抗器。 

三相整流電路

三相整流電路通常用於大功率場合，相比於單相整流電路，三相整流電路輸出電壓脈動小，低次諧波頻率也比單相整流電路的高。用電感濾波效果好。 

三相橋式不控整流電路

右圖給出三相橋式不控整流電路示意圖，變壓器一次側繞組為三角形連接，二次側繞組為星形連接。六個整流二極體按其導通順序排列，VD1、VD3、VD5三個二極體構成共陰極三相半波整流，VD2、VD4、VD6三個二極體構成共陽極三相半波整流，電感L和電阻R串聯成阻感負載。假設輸入三相電壓對稱，交流側輸入電抗忽略不計，直流側負載電感足夠大。 

多相整流電路

為了減小三相整流器輸入的總諧波含量，1996年，韓國Sewan Choi等人提出了12脈衝自耦變壓整流器的方案。採用12脈衝自耦變壓整流器能夠消除輸入電流中的5次、7次、17次、19次等諧波。相對於傳統的隔離式12脈衝變壓整流器為1.03P的等效容量，自耦式變壓整流器的等效容量減小到了0.18P，大大減小了整流變壓器的等效容量。 

脈衝自耦變壓整流器

右圖給出自耦式12脈衝變壓整流器，變壓器用於產生滿足整流器要求的兩組三相電壓，兩組三相電壓（Va''，Vb''，Vc''）與(Va'，Vb'，Vc')分別超前與滯後於輸入三相電壓15°，兩組三相電壓輸出分別連接到整流橋1和整流橋2，整流橋輸出通過平衡電抗器並聯后，直接輸出到負載。如上所述，自耦變壓整流器產生了兩組三相電壓，所有電壓經整流橋通過平衡電抗器並聯輸出到負載，整流后的輸出電壓為任意時刻線電壓最大值，二極體按照相應線電壓的矢量切換次序導通。 

圖5 等效電路圖

由於一般整流橋應用時, 常在其負載端接有平波電抗器，故可將其負載視為恆流源。另外根據EMI測量標準，為減小電網阻抗對測量結果的影響，需要在整流橋的電網輸入端接入線性阻抗穩定網路 (LISN) 。測試所用的LISN的結構如圖1所示，其主要作用是：①減小電網阻抗對測量結果的影響；②隔離來自電網端的干擾。由於LISN的隔離作用，可以把電網端視作一僅有基波電勢和內阻抗的電源。研究對象的等效電路如右圖5所示。