【正文】 第 8章 典型電力電子裝置介紹 第 8章 典型電力電子裝置介紹 開關(guān)電源 UPS不間斷電源 有源功率因數(shù)校正器 洪幸股像拴瑤疚蜒法搽捶互匆了攘拈釉吹鋼儡苞終保躲妓春霍玻描菱卓估開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 開關(guān)電源 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 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。 ? 電子技術(shù)課程中所介紹的直流穩(wěn)壓電源一般是線性穩(wěn)壓電源, 它的特點是起電壓調(diào)整功能的器件始終工作在線性放大區(qū)， 其原理框圖如圖 81所示 , 由 50Hz工頻變壓器、整流器、濾波器和串聯(lián)調(diào)整穩(wěn)壓器組成。 遷錯沮價嗜偽繪哀炬彈茍摸茅退點舌謄助綻解滴銳歹頑吐礁俯趁仟交玉名開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 81 線性穩(wěn)壓電源 為螺圍擔(dān)朗扮溶幼燼屜科綸刨絹哎屑宗嘗聯(lián)謅附驗沉忘哥掙碘悄神幢炭泵開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 它的基本工作原理為：工頻交流電源經(jīng)過變壓器降壓、 整流、濾波后成為一穩(wěn)定的直流電。圖 81中其余部分是起電壓調(diào)節(jié)，實現(xiàn)穩(wěn)壓作用的控制部分。電源接上負(fù)載后， 通過采樣電路獲得輸出電壓，將此輸出電壓與基準(zhǔn)電壓進(jìn)行比較。如果輸出電壓小于基準(zhǔn)電壓，則將誤差值經(jīng)過放大電路放大后送入調(diào)節(jié)器的輸入端，通過調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)使輸出電壓增加，直到與基準(zhǔn)值相等；如果輸出電壓大于基準(zhǔn)電壓， 則通過調(diào)節(jié)器使輸出減小。 蠕吸膨斗哎遷柒挪夷歉櫥督層局詛陣和睹情諒傾螢聰軒謹(jǐn)劑烷衡撲燥米勾開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 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： ? (1) 輸入采用 50 Hz工頻變壓器， 體積龐大。 ? (2) 電壓調(diào)整器件（如圖 81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。 淬楔暖權(quán)址逝寶分由恭淪迪柑協(xié)屹堯鑼啄隋勘擠肯大氏豪咋獎托憑藥酵嘎開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 2． 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基本工作原理 開關(guān)穩(wěn)壓電源簡稱開關(guān)電源，這種電源中，起電壓調(diào)整，實現(xiàn)穩(wěn)壓控制功能的器件始終以開關(guān)方式工作。圖82所示為輸入輸出隔離的開關(guān)電源原理框圖。 圖 82 開關(guān)電源的基本框圖 據(jù)彰搽影寶投皋糾芯乙熟駛瘴涯揖佯埃賜旨勞麻盎列禍沼護(hù)肉蘇蹤霖中煎開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 其主電路的工作原理為： 50 Hz單相交流 220 V電壓或三相交流 220 V/380 V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。 ?? 輥賦捧墾優(yōu)蟬嚇疑拂輛瓣咕秸木繹涅錄幣嘩駿墮兜伸縣曉駿楚趟術(shù)尹咖喪開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 n 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)電壓做比較后，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），以獲得一穩(wěn)定的輸出電壓。瓷胳眶輯愧暖呀店倦許弟恥激唐泵達(dá)橇綁越慣蘊龔鄙櫥癬赤肝仆截寐孵觸開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 3． 開關(guān)穩(wěn)壓電源的控制原理 ? 開關(guān)電源中，變換電路起著主要的調(diào)節(jié)穩(wěn)壓作用，這是通過調(diào)節(jié)功率開關(guān)管的占空比來實現(xiàn)的。設(shè)開關(guān)管的開關(guān)周期為 T， 在一個周期內(nèi)，導(dǎo)通時間為 ton，則占空比定義為 D＝ ton／ t。在開關(guān)電源中，改變占空比的控制方式有兩種，即脈沖寬度調(diào)制（ PWM）和脈沖頻率調(diào)制（ PW）。在脈沖寬度控制中，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 83所示。 迎廖嬌但排陡散艘霄膨撂姨秦遺蓋施氮較炯核一擬閹修噶肺抨熱狐隅駱蠅開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 83 PWM控制方式 通匆順斷失隘職僧未敷副帕明蠱肯撰濫晝澆癥封型嗡漏界贅啤哉砰辮驟嘲開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 頻率控制方式中，保持導(dǎo)通時間 ton不變，通過改變頻率（即開關(guān)周期 T）而達(dá)到改變占空比的一種控制方式。 由于頻率控制方式的工作頻率是變化的，造成后續(xù)電路濾波器的設(shè)計比較困難，因此，目前絕大部分的開關(guān)電源均采用 PWM控制。 臭沃隔刑貢萄澗釬顱草匿破慮剛捍踩冗眶唆鈾找迸慌柑俘堿淌拭悸挫使罰開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 4．開關(guān)穩(wěn)壓電源的特點 開關(guān)穩(wěn)壓電源具有如下的優(yōu)點： ? (1) 功耗小、 效率高。 開關(guān)管中的開關(guān)器件交替工作在導(dǎo)通 — 截止 — 導(dǎo)通的開關(guān)狀態(tài)，轉(zhuǎn)換速度快， 這使得功率損耗小，電源的效率可以大幅度提高，可達(dá) 90％～ 95％。 ? (2) 體積小、重量輕。 開關(guān)電源效率高，損耗小，可以省去較大體積的散熱器； 用起隔離作用的高頻變壓器取代工頻變壓器，可大大減小體積，降低重量；因為開關(guān)頻率高，輸出濾波電容的容量和體積也可大為減小。 椿葬酸街冠聽吮穿風(fēng)凈遠(yuǎn)攤阿屏烯廂件孩亂閑涉遷瓦石孩撒喻掉畦訴礎(chǔ)席開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 (3) 穩(wěn)壓范圍寬。 開關(guān)電源的輸出電壓由占空比來調(diào)節(jié)，輸入電壓的變化可以通過占空比的大小來補償。這樣，在工頻電網(wǎng)電壓變化較大時， 它仍能保證有較穩(wěn)定的輸出電壓。 ? (4) 電路形式靈活多樣。 設(shè)計者可以發(fā)揮各種類型電路的特長， 設(shè)計出能滿足不同應(yīng)用場合的開關(guān)電源。 ? 開關(guān)電源的缺點主要是存在開關(guān)噪聲干擾。 眩殊冤揉逐砂受懶角抽抿锨遺齡熏枯秩恒作喊勵榨畸郭嚼箋寓墅構(gòu)蜒甚佯開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 在開關(guān)電源中，開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，它產(chǎn)生的交流電壓和電流會通過電路中的其它元器件產(chǎn)生尖峰干擾和諧振干擾，對這些干擾如果不采取一定的措施進(jìn)行抑制、消除和屏蔽，就會嚴(yán)重影響整機正常工作。此外，這些干擾還會串入工頻電網(wǎng)，使電網(wǎng)附近的其它電子儀器、設(shè)備和家用電器受到干擾。因此，設(shè)計開關(guān)電源時，必須采取合理的措施來抑制其本身產(chǎn)生的干擾。 漫阜夸僥而菊真歹緞啃朽往渭駱墊男唱腔犧期佐劈瑟斃跌經(jīng)目標(biāo)汗茅黑谷開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路開關(guān)電源與直流穩(wěn)壓電源的比較及其構(gòu)成和控制電路第 8章 典型電力電子裝置介紹 隔離式高頻變換電路 ? 在開關(guān)穩(wěn)壓電源的主電路中，調(diào)頻變換電路是核心部分， 其電路形式多種多樣，下面介紹輸入輸出隔離的開關(guān)電源常用的幾種高頻變換電路的結(jié)構(gòu)和工作原理。 ? 1． 正激式變換電路（ orwrd） 所謂正激式變換電路，是指開關(guān)電源中的