《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(bǔ)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(diǎn)：優(yōu)良的紋波及動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性；缺點(diǎn)：（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(dòng)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(gè)周期內(nèi)導(dǎo)通用時(shí)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(dá)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(shí)間Ton不變，通過改變開關(guān)頻率(即開關(guān)周期)而達(dá)到改變占空比的目的。工作頻率不固定，造成濾波器設(shè)計(jì)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(diǎn)：（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(diǎn)：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(jìn)線濾波器圖7.1.5交流進(jìn)線EMI濾波器該濾波器能同時(shí)抑制共模和差模干擾信號(hào)。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(hào)，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(duì)差模信號(hào)的阻抗為零，而對(duì)共模信號(hào)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(hào)。作用：防止開關(guān)電源產(chǎn)生的噪聲進(jìn)入電網(wǎng)，或

5、者防止電網(wǎng)的噪聲進(jìn)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(dòng)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(shí)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(duì)于大功率電源則采用全波或橋式整流電路。啟動(dòng)浪涌電流抑制電路限流電阻啟動(dòng)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(hào)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(shí)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(shí)間，定時(shí)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(shí)間，電阻范圍為0～500Ω；⑧腳：軟起動(dòng)端，外接軟起動(dòng)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(hào)封鎖端，該腳為高電平時(shí)，輸出驅(qū)動(dòng)脈沖信號(hào)被封鎖,用于故障保護(hù)；⑾腳：A路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出；⑿腳：接地;⒀腳：輸出級(jí)集電極電壓；⒁腳：B路驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸

7、出；⒂腳：電源，其范圍因?yàn)?V～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(hào)UOF與電壓給定信號(hào)UOG相減，其誤差信號(hào)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(hào)IOF相減得電流誤差信號(hào)，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