電力電子裝置的典型應(yīng)用課件.ppt

《電力電子裝置的典型應(yīng)用課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第8章　典型電力電子裝置介紹8.1開關(guān)電源8.2有源功率因數(shù)校正裝置8.3UPS不間斷電源8.4變頻調(diào)速裝置8.1.1開關(guān)電源的基本工作原理1.線性穩(wěn)壓電源的工作原理及其特點(diǎn)8.1開關(guān)電源圖8-1線性穩(wěn)壓電源基本工作原理:工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、整流、濾波后，通過電壓負(fù)反饋組成閉環(huán)控制，使之成為一穩(wěn)定的直流電源。這種穩(wěn)壓電源具有優(yōu)良的紋波及動態(tài)響應(yīng)特性，但同時存在以下缺點(diǎn):（1）輸入采用50Hz工頻變壓器，體積龐大。（2）電壓調(diào)整器件（如圖8-1所示的三極管）工作在線性放大區(qū)內(nèi)，損耗大、效率低。（3）過載能力差。2.開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理其主電路的工作原理為:50Hz單相交流220V

2、電壓或三相交流220V/380V電壓首先經(jīng)EMI防電磁干擾的電源濾波器濾波（這種濾波器主要濾除電源的高次諧波），直接整流濾波（不經(jīng)過工頻變壓器降壓，濾波電路主要濾除整流后的低頻脈動諧波）,獲得一直流電壓，然后再將此直流電壓經(jīng)變換電路變換為數(shù)十或數(shù)百千赫茲的高頻方波或準(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。圖8-2開關(guān)電源的原理框圖控制電路的工作原理是:電源接上負(fù)載后，通過取樣電路獲得其輸出電壓，將此電壓與基準(zhǔn)電壓作比較后，將其誤差值放大，用于控制驅(qū)動電路，控制變換器中功率開關(guān)管的占空比,使輸出電壓升高（或降低），以獲得穩(wěn)定的輸出電壓。3.開

3、關(guān)穩(wěn)壓電源的控制原理在脈沖寬度調(diào)制中，保持開關(guān)頻率（開關(guān)周期T）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，即D越大，濾波后輸出電壓也就越大;D越小，濾波后輸出電壓越小,如圖8-3所示。圖8-3PWM控制方式4.開關(guān)穩(wěn)壓電源的特點(diǎn)開關(guān)穩(wěn)壓電源具有如下的優(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。開關(guān)電源的缺點(diǎn)主要是存在開關(guān)噪聲干擾。8.1.2隔離式高頻變換電路1.正激式變換電路所謂正激式變換電路，是指開關(guān)電源中的變換器不僅起著調(diào)節(jié)輸出電壓使其穩(wěn)定的作用，還作為振蕩器產(chǎn)生恒定周期T的方波，后續(xù)電路中的脈沖變壓器也具有振蕩器的作

4、用。2.半橋變換電路半橋變換電路又可稱為半橋逆變電路，如圖8-5（a）所示.工頻交流電源通過電源濾波器、整流濾波器后轉(zhuǎn)換成圖中所示的直流電壓Ui。VT1、VT2為功率開關(guān)管IGBT;TR為高頻變壓器，L、C3組成LC濾波電路，二極管VD3、VD4組成全波整流元件。圖8-4正激式變換電路圖半橋變換電路的特點(diǎn):在一個開關(guān)周期T內(nèi)，前半個周期流過高頻變壓器的電流與后半個周期流過變壓器的電流大小相等,方向相反。因此，變壓器的磁芯工作在磁滯回線B-H的兩端，磁芯得到充分利用。圖8-5半橋變換電路及波形3.全橋變換電路將半橋電路中的兩個電解電容C1和C2換成另外兩只開關(guān)管,并配上相應(yīng)的驅(qū)動電路即可組成如

5、圖8-6所示的全橋變換電路。圖8-6全橋變換電路8.1.3開關(guān)電源的應(yīng)用圖8-7給出了由開關(guān)電源構(gòu)成的電力系統(tǒng)用直流操作電源的電路原理圖。圖8-7直流操作電源的電路的原理圖1.交流進(jìn)線EMI濾波器2.啟動浪涌抑制電路3.輸出控制電路圖8-9直流開關(guān)電源控制系統(tǒng)原理框圖4.SG3525的管腳功能圖8-10SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖5.IGBT驅(qū)動電路8.2.1有源功率因數(shù)校正的工作原理8.2有源功率因數(shù)校正裝置圖8-12Boost-APFC電路8.2.2APFC集成控制電路UC3854及其應(yīng)用圖8-13UC3854內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖圖8-14采用UC3854構(gòu)成的APFC電路原理圖8.3.1UPS的分類

6、1.離線式UPS電源8.3UPS不間斷電源圖8-15離線式UPS的結(jié)構(gòu)框圖離線式UPS的特點(diǎn)如下:（1）當(dāng)市電正常時，只是通過交流穩(wěn)壓后直接輸出至負(fù)載,因此電路對市電噪音以及浪涌的抑制能力較差。（2）存在轉(zhuǎn)換時間。（3）保護(hù)性能較差。（4）結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，控制容易，成本低。2.在線式UPS電源圖8-16在線式UPS的結(jié)構(gòu)框圖在線式UPS的特點(diǎn)如下:（1）輸出的電壓經(jīng)過UPS處理，輸出電源品質(zhì)較高。（2）無轉(zhuǎn)換時間。（3）結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。（4）保護(hù)性能好，對市電噪音以及浪涌的抑制能力強(qiáng)。3.在線交互式UPS電源圖8-17在線交互式UPS結(jié)構(gòu)框圖在線交互式UPS的特點(diǎn)如下:（1）具

7、有雙向轉(zhuǎn)換器，UPS電池充電時間較短。（2）存在轉(zhuǎn)換時間。（3）控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。（4）保護(hù)性能介于在線式與離線式UPS之間，對市電噪聲和浪涌的抑制能力較差。8.3.2UPS的整流器圖8-18單相全橋PWM整流電路圖8-19單相全橋PWM整流電路波形圖8-20電流電壓同相位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖8.3.3UPS中的逆變器圖8-21UPS單相逆變電路圖8-22UPS單相逆變電路輸出波形圖8-23UPS逆變控制系統(tǒng)