論述整流、逆變、斬波、交交變換四種功率變換器的工作原理,包含電路結構,控制思想,工作波形,輸入輸出關系,諧波分析等方面內容。整流、逆變、斬波、交交功率變換器是能將電力從交流轉換為直流、直流轉換為直流 、 直流轉換為交流、交流轉換為交流（交流控制器），變頻率交流 轉換為交流（周波變換器）的四種類型的電力電子變換器。變換器被廣泛用 于加熱和燈光控制，交流和直流電源，電化學過程，直流和交流電極驅動，靜態無 功補償，有源諧波濾波等等。一、整流功率變換器的工作原理整流器的主要應用是把交流電源轉為直流電源。常見的有二極管整流變換器和晶閘管整流變換器。二極管整流器不提供任何一種控制輸出電流和電壓數值的手段。為了適用于工業過程，輸出值必須在一定范圍內可以控制。通過應用機械的所謂有載抽頭變換器可以完成這種控制。作為典型情況，有載抽頭變換器在整流變壓器的原邊控制輸入的交流電壓，因此也就能夠在一定范圍內控制輸出的直流值。通常有載抽頭變換器與串聯在整流器輸出電路中的飽和電抗器結合使用。通過在電抗器中引入直流電流，使線路中產生一個可變的阻抗。因此，通過控制電抗器兩端的電壓降，輸出值可以在比較窄的范圍內控制。其原理圖1如下。晶閘管(Thyristor)是晶體閘整流管的簡稱，又稱作可控硅整流器(Silicon Controlled RectifierSCR)，以前被簡稱為可控硅。由于其能承受的電壓和電流容量仍然是目前電力電子器件中最高的，而且工作可靠，因此在大容量的應用場合仍然具有比較重要的地位。可控硅是四層三端結構元件，共有三個PN結，其等效圖解如圖2所示當陽極A加上正向電壓時，BG1和BG2管均處于放大狀態。此時，如果從控制極G輸入一個正向觸發信號，BG2便有基流ib2流過，經BG2放大，其集電極電流ic2=2ib2。因為BG2的集電極直接與BG1的基極相連，所以ib1=ic2。此時，電流ic2再經BG1放大，于是BG1的集電極電流ic1=1ib1=12ib2。這個電流又流回到BG2的基極，表成正反饋，使ib2不斷增大，如此正向饋循環的結果，兩個管子的電流劇增，可控硅使飽和導通。由于BG1和BG2所構成的正反饋作用，所以一旦可控硅導通后，即使控制極G的電流消失了，可控硅仍然能夠維持導通狀態，由于觸發信號只起觸發作用，沒有關斷功能，所以這種可控硅是不可關斷的。二、逆變功率變換器的工作原理:逆變功率變換器的基本作用是將直流電源轉換為交流電源。其原理是逆變電路中由六個開關組成了一個三相橋式電路。交替打開和關斷這六個開關，就可以在輸出端得到相位上各相差120（電氣角）的三相交流電源。該交流電源的頻率由開關頻率決定，而幅值則等于直流電源的幅值。為了改變該交流電源的相序從而達到改變異步電動機轉向的目的，只要改變各個開關打開和關斷的順序即可。 在圖3給出的逆變電路的原理圖中，當位于同一橋臂上的兩個開關同時處于開通狀態時將會出現短路現象，并燒毀換流器件。所以在實際的逆變功率變換器中還設有各種相應的輔助電路，以保證逆變電路的正常工作和在發生意外情況時對換流器件進行保護。 在由逆變功率變換器所完成的將直流電源轉換為交流電源的過程中，在實際的逆變電路中采用半導體器件作為開關器件。半導體開關器件的種類很多，如晶閘管、晶體管、GTO、IGBT等。三、斬波功率變換器的工作原理：斬波變換器是將固定的直流電壓變換成可變的直流電壓，也稱為DC/DC變換。其原理是利用功率組件對固定電壓的電源做適當切割以達成負載端電壓改變目的。若其輸出電壓較輸入電源電壓低，稱為降壓式(Buck )直流斬波器，若其輸出電壓較輸入電源電壓高，則稱為升壓式(Boost)直流斬波器;如圖4(a)所示為直流斬波器基本電路圖，圖4(b)所示為負載電壓波形，可看出當直流斬波器導通(Ton)時，負載端之電壓Vo等于電源電壓Vs，當直流斬波器截止(Toff)時，負載端之電壓Vo為0，適當的控制直流斬波器可使直流電源斷續的出現在負載側，只要控制直流斬波器的導通時間，即可改變負載的平均電壓。 常見改變方式為1.周期T固定，導通時間Ton改變，稱脈波寬度調變(Pulse-width Modulation PWM)。2.導通時間Ton固定，周期T改變，稱頻率調變(Frequency Modulation FM)。 3.周期T及導通時間Ton 同時改變，即波寬調變及頻率調變混合使用。在實際應用中，因直流斬波器常需在負載端接上濾波電感及濾波電容，若頻率改變過大對電感及電容影響大，因此多數采用脈波寬度調變。 用直流斬波器代替變阻器可節約電能(2030)%。直流斬波器不僅能起調壓的作用(開關電源)， 同時還能起到有效地抑制電網側諧波電流噪聲的作用。四、交交變換器的工作原理交-交變換器是把電網固定頻率的交流電，經過功率半導體電路變換成另一種頻率和電壓的交流電的變換。通過電力電子變換裝置把一種交流電直接變成另一種同頻率不同電壓交流電的變換稱之為交流調壓 。交流調壓器的控制方式有三種： a) 整周波通斷控制 b) 相位控制 c) 斬波控制相位控制交流調壓又稱相控調壓，是交流調壓中的基本控制方式，應用最廣。交流調壓器的輸出仍是同頻率的交流電，原則上可應用于一切需要調壓的交流負載上，也可通過變壓器再調壓。交流調壓器是通過改變電壓波形來實現調壓的，因此輸出的電壓波形不再是完整的正弦波，諧波分量較大。從調壓器輸入端所觀察到的調壓器及其負載的總體功率因數也隨著輸出電壓的降低而降低。但這種交流調壓器控制方便、體積小、投資省，因此廣泛應用于需調溫的工頻加熱、燈光調節及風機、泵類負載的異步電機調速等場合。通過電力電子變換裝置把一種交流電直接變換成另一種不同頻率交流電的變換稱之為交-交變頻，也有稱之為周波變換器、周期變換器。其原理由兩組三相可控整流電路反并聯組成的可逆電路，其輸出電壓和電流的方向及大小是可以任意改變的。若使其輸出的電壓或電流以一定的頻率正負交替變化，這就得到了一個單相交-交變頻器。若以這樣的三個單相交-交變頻器互差1