2.至wt=0之后，u2将要超过ud，使得VD1和VD4开通，ud=u2，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。
3.电容被充电到t=θ时，ud=u2，VD1和VD4关断。
电容开始以时间常数RC按指数函数放电。
4.当t=π，即放电经过π-θ角时，ud降至开始充电时的初值，另一对二极管VD2和VD3导通，此后u2又向C充电，与u2正半周的情况一样。
由于二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关断后C放点结束时的ud相等，故下式成立：
二、主要数量关系
（1）输出电压平均值空载时，R=∞，放电时间常数为无穷大，输出电压最大，Ud=U2。
整流电压平均值Ud推导繁琐，故此处直接给出Ud与输出到负载的电流平均值IR之间的关系式。
空载时，Ud=U2；重载时，R很小，电容放电很快，几乎失去储能作用，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于电阻负载时的特性。
通常在设计时根据负载的情况选电容C值，使RC>（3～5）T/2,T为交流电源的周期，此时输出电压为Ud=1.2U2。
（2）电流平均值输出电流平均值IR为IR=Ud/R
在稳态时，电容C在一个电源周期内吸收的能量和释放的能量相等，其电压平均值保持不变。
相应的，流经电容的电流在一个周期内的平均值为零，又有id=ic+iR得出Id=IR。
在一个电源周期中，id有两个波头，分别轮流流过VD1、VD4和VD2、VD3。
反过来说，流过某个二极管的电流iVD只是两个波头中的一个，故其平均值为idVD=Id/2=IR/2。
（3）二极管承受的电压二极管承受的反向电压最大值为变压器二次电压最大值，即U2。
以上讨论过程中，忽略了电路中诸如变压器漏抗、线路电感等的作用。
另外，实际应用中为了抑制电流冲击，常在直流侧串入较小的电感，成为感容滤波的电路，如图2.2a所示。
此时输出电压和输入电流的波形如图2.2b所示，由波形可见，ud波形更平直，而电流i2的上升段平缓了许多，这对于电路的工作是有利的。
当L与C的取值变化时，电路的工作情况会有很大的不同。
图2.2感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形
a电路b波形
三、二极管与电容的选择
1.电容
电流的有效值和平均值的关系与波形有关，在平均值相同的情况下，波形越尖，有效值越大。
在纯电阻负载时，变压器副边电流的有效值I2=1.11IL，而有电容滤波时
（2）负载平均电压VL升高，纹波（交流成分）减小，且R越大，电容放电速度越慢，则负载电压中的纹波成分越小，负载平均电压越高。
为了得到平滑的负载电压，一般取
≥（3～5）
式中T为电源交流电压的周期。
（3）负载直流电压随负载电流增加而减小。
VL随IL的变化关系称为输出特性或外特性。
当C值一定，当R=∞，即空载时
当C=0，即无电容时
在整流电路的内阻不太大（几欧）和放电时间常数满足式≥（3～5）的关系时，电容滤波电路的负载电压VLV2的关系约为
VL=（1.1～1.2）V2
总之，电容滤波电路简单，负载直流电压VL较高，纹波也较小，它的缺点是输出特性较差，故适用于负载电压较高，负载变动不大的场合。
2.二极管的选择
在选择整流二极管时，主要考虑两个参数，即最大整流电流和反向击穿电压。
在桥式整流电路中，二极管D1、D3和D2、D4是两两轮流导通的，所以流经每个二极管的平均电流为
在选择整流管时应保证其最大整流电流IF>ID。
二极管在截止时管子两端承受的最大反向电压可以从桥式整流电路的工作原理中得出。
在v2正半周时，D1、D3导通，D2、D4截止。
此时D2、D4所承受的最大反向电压均为v2的最大值，
即
同理，在v2的负半周，D1、D3也承受到同样大小的反向电压。
所以，在选择整流管时应取其反向击穿电压VBR>VRM
四、工作电路图仿真分析。
图2.电容为3200uF，电感为15mH时负载电压电流波形分析
（VAMPL为电压峰值FREQ为电压频率）
交流电压的波形
电容为3200uF时，负载电压波形
电容为3200uF时，负载电流波形
第三章三相桥式逆变电路
根据要求，逆变电路采用三相桥式电压型逆变电路，采用IGBT作为开关器件的三相桥式逆变电路其电路图如图3.1所示：
一、工作原理
电路的直流侧通常只有一个电容器就可以了，但为了方便分析，画作串联的两个电容器并标出假想中点N`。
1.180o导电方式
三相电压型桥式逆变电路的基本工作方式也是180o导电方式，即每个桥臂的导电角度为180o，同一相（即同一半桥）上下两个桥臂交替导电，各相开始导电
图3.1a三相桥式PWM型逆变电路
图3.1b三相桥式逆变电路仿真图
的角度依次差120o。
这样，在任一瞬间，将有三个桥臂同时导通。
可能是上面一个臂下面两个臂，也可能是上面两个臂下面一个臂同时导通。
因为每次换流都是在同一相上下两个桥臂之间进行，因此也被称为纵向换流。
2.波形分析
对于U相输出来说，当桥臂1导通时，UUN`=Ud/2，当桥臂4导通时，UUN`=-Ud/2。
因此，UUN`的波形幅值为Ud/2的矩形波。
V、W两相的情况和U相类似，UVN`、UWN`的波形形状和UUN`相同，只是相位依次差120o。
UVN`、UWN`、UUN`的波形如图3.2a、b、c所示。
图3.2三相电压型桥式逆变电路的工作波形
负载线电压UUV、UVW、UWU可由下式求出
图3.2d是依照上式画出的UUV的波形。
设负载中点N与直流电源假想点N`之间的电压为UNN`，则负载各相的相电压分别为
把上式各式相加并整理可求得
设负载为三相对称负载，则有，故可得
负载已知时，可由波形求出波形。
桥臂1、3、5的电流相加可得直流侧电流的波形，每60°脉动一次，直流电压基本无脉动，因此逆变器从交流侧向直流侧传送的功率是脉动的，这是电压型逆变电路的一个特点。
一相上下两桥臂间的换流过程和半桥电路相似。
下面对三相桥式逆变电路的输出电压进行定量分析。
把输出线电压展开成傅里叶级数得：
式中，，为自然数。
输出线电压有效值为：
基波幅值和基波有效值分别为：
负载相电压展成傅立叶级数有：
式中，，为自然数。
负载相电压有效值为：
基波幅值和基波有效值分别为：
防止同一相上下两桥臂的开关器件同时导通而引起直流侧电源短路，应采取“先断后通”。
即先给应关断的器件关断信号，待其关断后留一定时间裕量，然后再给应导通的器件发出开通信号，即在两者之间留一个短暂的死去时间。
死区时间的长短应视器件的开关速度而定，器件的开关速度越快，所留死区时间就可以越短。
第四章PWM逆变电路的工作原理
一、PWM简介
1.PWM（PulseWidthModulation）控制就是脉宽调制技术：
即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值）。
2.理论基础:
冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。
冲量指窄脉冲的面积。
这里所说的效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同
PWM波形可等效的各种波形，例如：
直流斩波电路可以等效直流波形；PWM波可以等效正弦波形；还可以等效成其他所需波形，如等效所需非正弦交流波形等，其基本原理和SPWM控制相同，也基于等效面积原理。
用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波的方法：
正弦半波N等分，可看成N个彼此相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等。
这
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