《電力電子裝置》PPT課件

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1、第7章電力電子裝置7.1開關(guān)電源7.2有源功率因數(shù)校正7.3不間斷電源（UPS）7.4靜止無功補償裝置7.5變頻調(diào)速裝置7.6電力電子系統(tǒng)可靠性概述指起電壓調(diào)整功能的器件始終工作在線性放大區(qū)的直流穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源：通常分為線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。簡稱開關(guān)電源(SwitchingPowerSupply)，指起電壓調(diào)整功能的器件始終以開關(guān)方式工作的一種直流穩(wěn)壓電源。1、線性穩(wěn)壓電源：2、開關(guān)穩(wěn)壓電源：7.1.1開關(guān)電源的工作原理1、線性穩(wěn)壓電源：優(yōu)點：優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應(yīng)特性；缺點：（1）輸入采用50Hz工頻變壓器，體積龐大；（2）電壓調(diào)整器件工作在線性放大區(qū)內(nèi),損耗大,效率低；（3）過載能

2、力差。圖7.1.1線性穩(wěn)壓電源方框圖7.1.1開關(guān)電源的工作原理2、開關(guān)電源：50Hz單相交流220V電壓或三相交流220V/380V電壓經(jīng)EMI防電磁干擾電源濾波器，直接整流濾波，然后再將濾波后的直流電壓經(jīng)變換電路變換為數(shù)十或數(shù)百kHz的高頻方波或準(zhǔn)方波電壓，通過高頻變壓器隔離并降壓(或升壓)后，再經(jīng)高頻整流、濾波電路，最后輸出直流電壓。通過取樣、比較、放大及控制、驅(qū)動電路，控制變換器中功率開關(guān)管的占空比，便能得到穩(wěn)定的輸出電壓。圖7.1.2開關(guān)電源原理框圖工作原理：7.1.1開關(guān)電源的工作原理圖7.1.2開關(guān)電源原理框圖開關(guān)管占空比定義為：D=Ton/Ts；其中Ts為開關(guān)管的開關(guān)周期,To

3、n為一個周期內(nèi)導(dǎo)通用時間。兩種改變占空比的控制方式：1）脈沖寬度調(diào)制控制(PWM)7.1.1開關(guān)電源的工作原理2、開關(guān)電源：2）脈沖頻率調(diào)制控制(PFM)圖7.1.3PWM控制方式1）脈沖寬度控制：保持開關(guān)頻率(開關(guān)周期Ts)不變，通過改變Ton來改變占空比D，從而達到改變輸出電壓的目的。如果占空比D越大，則經(jīng)濾波后的輸出電壓也就越高。保持導(dǎo)通時間Ton不變，通過改變開關(guān)頻率(即開關(guān)周期)而達到改變占空比的目的。工作頻率不固定，造成濾波器設(shè)計困難。7.1.1開關(guān)電源的工作原理2）脈沖頻率控制：開關(guān)電源優(yōu)點：（1）功耗小、效率高。（2）體積小、重量輕。（3）穩(wěn)壓范圍寬。（4）電路形式靈活多樣。開

4、關(guān)電源缺點：主要是存在開關(guān)噪聲干擾。7.1.1開關(guān)電源的工作原理7.1.2開關(guān)電源的應(yīng)用1、開關(guān)電源的應(yīng)用圖7.1.4直流操作電源電路原理圖主電路采用半橋變換電路，額定輸出直流電壓為220V，輸出電流為10A。2、各功能塊的具體電路簡介：(1)交流進線濾波器圖7.1.5交流進線EMI濾波器該濾波器能同時抑制共模和差模干擾信號。電路結(jié)構(gòu)：Cc1、Lc和Cc2構(gòu)成的低通濾波器用來抑制共模干擾信號，其中Lc稱為共模電感，其兩組線圈匝數(shù)相等，但繞向相反，對差模信號的阻抗為零，而對共模信號產(chǎn)生很大的阻抗。Cd1、Ld和Cd2構(gòu)成的低通濾波器則用來抑制差模干擾信號。作用：防止開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲進入電網(wǎng)，或

5、者防止電網(wǎng)的噪聲進入開關(guān)電源內(nèi)部，干擾開關(guān)電源的正常工作。7.1.2開關(guān)電源的應(yīng)用(2)啟動浪涌電流抑制電路小功率電源：在整流橋的直流側(cè)和濾波電容之間串聯(lián)具有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻。大功率電路：將上述熱敏電阻換成普通電阻，同時在電阻的兩端并接晶閘管開關(guān)。(3)輸出整流電路小功率電源通常采用半波整流電路，而對于大功率電源則采用全波或橋式整流電路。啟動浪涌電流抑制電路限流電阻啟動浪涌電流抑制電路輸出整流電路半波整流7.1.2開關(guān)電源的應(yīng)用PWM控制器SG3525引腳說明圖7.1.6SG3525的內(nèi)部結(jié)構(gòu)①腳：誤差放大器反相輸入端；②腳：誤差放大器同相輸入端；③腳：同步信號輸入端，同步脈沖的頻率應(yīng)比振

6、蕩器頻率fS要低一些；④腳：振蕩器輸出；⑤腳：振蕩器外接定時電阻RT端，RT值為2kΩ～150kΩ；⑥腳：振蕩器外接電容CT端，振蕩器頻率為fS＝1/CT(0.7RT+3R0);其中R0為⑤腳與⑦腳之間跨接的電阻，用來調(diào)節(jié)死區(qū)時間，定時電容范圍為0.001μF～0.1μF；⑦腳：振蕩器放電端，外接電阻來控制死區(qū)時間，電阻范圍為0～500Ω；⑧腳：軟起動端，外接軟起動電容，該電容由內(nèi)部Uref的50μA恒流源充電。⑨腳：誤差放大器的輸出端；⑩腳：PWM信號封鎖端，該腳為高電平時，輸出驅(qū)動脈沖信號被封鎖,用于故障保護；⑾腳：A路驅(qū)動信號輸出；⑿腳：接地;⒀腳：輸出級集電極電壓；⒁腳：B路驅(qū)動信號輸

7、出；⒂腳：電源，其范圍因為8V～35V；⒃腳：內(nèi)部+5V基準(zhǔn)電壓輸出。7.1.2開關(guān)電源的應(yīng)用(4)控制電路（SG3525）該開關(guān)電源采用雙環(huán)控制方式，電壓環(huán)為外環(huán)控制，電流環(huán)為內(nèi)環(huán)控制。輸出電壓的反饋信號UOF與電壓給定信號UOG相減，其誤差信號經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后形成輸出電感的電流給定，再與電感電流的反饋信號IOF相減得電流誤差信號，經(jīng)PI調(diào)節(jié)器后送入PWM控制器SG3525，然后與控制器內(nèi)部三角波