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典型電力電子裝置介紹-全文預(yù)覽

2025-01-14 17:01 上一頁面

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【正文】 直接供電 。 圖 822(a)所示為光電雙向晶閘管耦合器的非零電壓開關(guān) , 輸入端 2加輸入信號時 , 光電雙向晶閘管耦合器 B導(dǎo)通 , 門極由 R B形成通路觸發(fā)雙向晶閘管 。 為了提高系統(tǒng)的動態(tài)特性即改善動態(tài)跟蹤性 , 在低通濾波器之后加一個由比例積分放大器組成的調(diào)節(jié)器可改善捕捉過程中的調(diào)節(jié)性能 。 鎖相就是利用兩個信號的相位差 , 通過轉(zhuǎn)換裝置形成控制信號 , 以強迫兩個信號相位同步的一種自動控制系統(tǒng) ,稱為鎖相環(huán)或環(huán)路 。 逆變器的主電路目前已比較完善 , 但是逆變器的控制電路卻千變?nèi)f化 , 差別很大 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 819 UPS單相逆變電路輸出波形 0 ? tuo 第 8章 典型電力電子裝置介紹 為了濾去開關(guān)頻率噪聲 , 輸出采用 LC濾波電路 , 因為開關(guān)頻率較高 , 一般大于 20 kHz, 因此采用較小的 LC 濾波器便能濾去開關(guān)頻率噪聲 。 UPS中的逆變器 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 818 UPS單相逆變電路 V3VD3V1VD1V4VD4V2VD2CUd+-LTC+-Uo+ 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 818中 , V V2和 V V4不能同時導(dǎo)通 , 否則將使輸入直流電源短路 , 這個電路只在 V1 、 V4和 V V3間交替導(dǎo)通與關(guān)斷 , 負(fù)載上才有連續(xù)的交流矩形波 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖中 is為整流電路交流側(cè)實際電流的反饋信號 , 當(dāng)這個電流與給定電流的相位相同時 , 圖中比例調(diào)節(jié)器 K不起作用 , PWM控制信號保持不變;當(dāng)反饋電流信號 is與電源電壓 us相位有差異時 , 即 is與 i*s有相位差時 , 調(diào)節(jié)器 K起調(diào)節(jié)作用 , 它可以調(diào)節(jié)后續(xù)比較器電路 , 從而調(diào)整 PWM脈沖的相位 , 直到反饋信號 is與給定信號 i*s的相位相同而止 , 這樣就達(dá)到了整流電路交流側(cè)電流 、 電壓同相位的目的 。 它與標(biāo)準(zhǔn)的正弦波相乘后形成交流輸入電流的給定信號 i*s。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 817 電流電壓同相位控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 標(biāo)準(zhǔn)正弦波PI 電壓調(diào)節(jié)器Im乘法器*si-is比例 (K )放大器-Ud*dU比較器三角波輸入P W M信號整流主電路直流輸出s i n ? t電流反饋電路電壓反饋電路 第 8章 典型電力電子裝置介紹 該圖中電壓給定控制信號為直流電壓 U*d, 調(diào)節(jié) U*d可以調(diào)節(jié) PWM調(diào)制波的幅值 , 即可調(diào)節(jié) PWM控制脈寬 , 使整流輸出電壓增大或減小 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 817給出了如何實現(xiàn)電源電流 is與電壓 us同相位的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 815 單相全橋 PWM整流電路 V1VD1ALsR+-us isV2VD2BV3VD3V4VD4負(fù)載CUVF+-+-Ud+ 第 8章 典型電力電子裝置介紹 0us? t0 ? tuAB0 ? tuVF0 ? tud圖 816 單相全橋 PWM整流電路波形 第 8章 典型電力電子裝置介紹 可見 , 在 PWM整流電路的交流端 A、 B之間產(chǎn)生了一個正弦波調(diào)制的電壓 uAB, uAB中除了含有與電源同頻率的基波分量外 , 還含有與開關(guān)頻率有關(guān)的高次諧波 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 815所示是單相橋式全控整流電路結(jié)構(gòu) , 其中起整流作用的開關(guān)器件采用全控器件 IGBT。 因為整流電路的相數(shù)越多 , 交流輸入功率因數(shù)越高 , 入電網(wǎng)的諧波含量也就越低 。 而對于中 、 大功率 UPS, 它的整流器具有雙重功能 , 在向逆變器提供直流電源的同時還要向蓄電池進行充電 , 因此 , 整流器的輸出電壓必須是可控的 。 (2) 存在轉(zhuǎn)換時間 。 市電正常時經(jīng)交流穩(wěn)壓器后直接輸出給負(fù)載 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 813 在線式 UPS的結(jié)構(gòu)框圖 整流器 逆變器蓄電池組交流市電輸入 交流輸出靜態(tài)開關(guān) 2靜態(tài)開關(guān) 1 第 8章 典型電力電子裝置介紹 在線式 UPS的特點是: (1) 輸出的電壓經(jīng)過 UPS (2) (3) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜,成本較高。 如果逆變器發(fā)生故障 , UPS則通過靜態(tài)開關(guān)切換到旁路 , 直接由市電供電 。 (4) 結(jié)構(gòu)簡單, 體積小, 重量輕, 控制容易, 成本低。 目前市場上銷售的這種電源均為小功率 , 一般在 2 kVA以下 。 驅(qū)動電路的接線圖如圖 811所示 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 4. SG3525的管腳功能 SG3525系列開關(guān)電源 PWM控制集成電路是美國硅通用公司設(shè)計的第二代 PWM控制器 , 工作性能好 , 外部元件用量小 , 適用于各種開關(guān)電源 。 將 IOG與電感電流的反饋信號 IOF比較 , 其誤差信號經(jīng) PI調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)后送入 PWM控制器 SG3525,然后與控制器內(nèi)部三角波比較形成 PWM信號 , 該信號再通過驅(qū)動電路去驅(qū)動變換電路中的 IGBT。電壓環(huán)為外環(huán)控制 , 起著穩(wěn)定輸出電壓的作用 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 對于大功率電路,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,電源啟動時晶閘管關(guān)斷,由電阻限制啟動浪涌電流。抑制啟動浪涌電流最簡單的辦法是在整流橋的直流側(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 。 其中 Lc為磁芯電感 , 它與普通電感相比具有體積小 、電感值大的特點 , 在此電路中稱為共模電感 , 其兩組線圈的匝數(shù)相等 , 繞向相反 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 88 交流進線 EMI濾波器 Cc2Cc2LdLdCd1Cd1LcCc1Cc1ANG 第 8章 典型電力電子裝置介紹 該圖中 A、 N間為電源的相電壓 , G為電源的接地線 。 , 常用的隔離型高頻電路還有反激型變換電路 、 推挽型變換電路和雙正激型變換電路 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 86中變壓器副邊所接二極管 VD VD6為整流二極管 , 實現(xiàn)全波整流 。 圖 86 全橋變換電路 +uV1TVD5VD6LC+-Uoug3V3VD3ug4V4VD4-+-Uiug1V1VD1ug2V2VD2+ 第 8章 典型電力電子裝置介紹 驅(qū)動信號 ug1與 ug4相同 , ug2與 ug3相同 , 而且 ug ug4與 ug ug3互為反相 。 在一個開關(guān)管導(dǎo)通時 , 處于截止?fàn)顟B(tài)的另一個開關(guān)管所承受的電壓與輸入電壓相等 ,開關(guān)管由導(dǎo)通轉(zhuǎn)為關(guān)斷的瞬間 , 漏感引起的尖峰電壓被二極管 VD1或 VD2箝位 , 因此開關(guān)管所承受的電壓絕對不會超過輸入電壓 , 二極管 VD VD2還作為續(xù)流二極管具有續(xù)流作用 , 施加在高頻變壓器上的電壓只是輸入電壓的一半 。 為了防止開關(guān)管 V V2同時導(dǎo)通造成電源短路 , 驅(qū)動信號 ug ug2之間必須具有一定的死區(qū)時間 , 即二者同時為零的時間 。 電容 C1兩端的電壓通過 VD1施加在高頻變壓器的原邊 ,此時 uV1= Ui/ 2, 在 V1和 V2共同關(guān)斷期間 , 原邊繞組上的電壓為零 ,即 uV1= 0。 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; V V2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 VD VD4組成全波整流元件 。 此時 , 變壓器原邊在 V1導(dǎo)通時儲存的能量經(jīng)過線圈 N3和二極管 VD3反送回電源 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 該電路的結(jié)構(gòu)如圖 84( a) 所示 。 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 。 (4) 電路形式靈活多樣 。 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 。 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 。 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。圖 82所示為輸入輸出隔離的開關(guān)電源原理框圖 。 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 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 81 線性穩(wěn)壓電源 +-RL Uo取樣基礎(chǔ)電壓放大器整流濾波電路工頻變壓器交流輸入 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 。 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 。 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 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 2. 開關(guān)穩(wěn)壓電源的基
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