【正文】 的部分為逆變電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性，其特點(diǎn)是： 理想空載轉(zhuǎn)速上翹很多 ， 機(jī)械特性變軟 ， 且呈現(xiàn)非線性 。 12/60 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng) ◆ 直流可逆電力拖動(dòng)系統(tǒng) ● 電路結(jié)構(gòu) ▲ 圖 106a是 有環(huán)流 接線，圖 106b是 無(wú)環(huán)流 接線，環(huán)流是指只在兩組變流器之間流動(dòng)而不經(jīng)過(guò)負(fù)載的電流。 ▲ 第 3象限，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作電動(dòng)運(yùn)行，反組橋工作在整流狀態(tài)， ?2?/2，EMUd?。 ▲ 由正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)的過(guò)程 √從 1組橋切換到 2組橋工作，并要求 2組橋在逆變狀態(tài)下工作，電動(dòng)機(jī)進(jìn)入第 2象限（之前運(yùn)行在第 1象限）作正轉(zhuǎn)發(fā)電運(yùn)行，電磁轉(zhuǎn)矩變成制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，電動(dòng)機(jī)軸上的機(jī)械能經(jīng) 2組橋逆變?yōu)榻涣麟娔芑仞侂娋W(wǎng)。 ▲ 對(duì)于 ?=?配合控制的有環(huán)流可逆系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)，對(duì)正、反兩組變流器同時(shí)輸入觸發(fā)脈沖，并嚴(yán)格保證 ?=?的配合控制關(guān)系， 兩組變流器的輸出電壓平均值相等，且極性相抵，之間沒(méi)有直流環(huán)流； 但輸出電壓瞬時(shí)值不等，會(huì)產(chǎn)生 脈動(dòng)環(huán)流 ，為防止環(huán)流只經(jīng)晶閘管流過(guò)而使電源短路，必須串入 環(huán)流電抗器 LC限制環(huán)流。 ● 需要定期維護(hù)。 ● 節(jié)能。 ◆ 再生反饋電力的能力 ● 當(dāng)負(fù)載電動(dòng)機(jī)需要頻繁、快速制動(dòng)時(shí)，通常要求具有 再生反饋電力的能力 。 圖 107 不能再生反饋的電壓型間接交流變流電路 19/60 交直交變頻器 圖 108 帶有泵升電壓限制電路的電壓型間接交流變流電路 圖 109 利用可控變流器實(shí)現(xiàn)再生反饋的電壓型間接交流變流電路 圖 1010 整流和逆變均為 PWM控制的電壓型間接交流變流電路 ● 使電路具備再生反饋電力能力的方法 ▲ 圖 108的電路中加入一個(gè)由電力晶體管 V0和能耗電阻R0組成的 泵升電壓限制電路 ，當(dāng)泵升電壓超過(guò)一定數(shù)值時(shí)，使 V0導(dǎo)通，把從負(fù)載反饋的能量消耗在 R0上，這種電路可運(yùn)用于對(duì)電動(dòng)機(jī)制動(dòng)時(shí)間有一定要求的調(diào)速系統(tǒng)中。 ▲ 圖 1012給出了實(shí)現(xiàn)基于上述原理的電路圖，為適用于 較大容量的場(chǎng)合 ，將主電路中的器件換為 GTO，逆變電路輸出端的電容 C是為吸收 GTO關(guān)斷時(shí)產(chǎn)生的過(guò)電壓而設(shè)置的，它也可以對(duì)輸出的 PWM電流波形起濾波作用。 22/60 交流電機(jī)變頻調(diào)速的控制方式 ● 轉(zhuǎn)差頻率控制 ▲ 為轉(zhuǎn)速閉環(huán)的控制方式，可提高調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 ▲ 矢量控制方式基于異步電機(jī)的按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的 動(dòng)態(tài)數(shù)學(xué)模型 ，將定子電流分解為勵(lì)磁 分量和與此垂直的轉(zhuǎn)矩分量，參照直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，分別獨(dú)立地對(duì)兩個(gè)電流分量進(jìn) 行控制，類似直流調(diào)速系統(tǒng)中的雙閉環(huán)控制方式。 ◆ 廣義地說(shuō)， UPS包括輸出為直流和輸出為交流兩種情況，目前通常是指輸出為交流的情況 UPS是 恒壓恒頻（ CVCF）電源 中的主要產(chǎn)品之一，廣泛應(yīng)用于各種對(duì)交流供電可靠性和供電質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。 25/60 不間斷電源 圖 1018 小容量 UPS主電路 圖 1019 大功率 UPS主電路 ◆ UPS的主電路結(jié)構(gòu) ● 容量較小的 UPS主電路 ▲ 整流部分使用二極管整流器和直流斬波器（用作 PFC），可獲得較高的 交流輸入功率因數(shù) 。 ▲ 輸出電壓中所含的最低次諧波為 11次，從而使交流濾波器小型化。 15V等，這就需要專門設(shè)計(jì)電源裝置來(lái)提供這些電壓，通常要求電源裝置能達(dá)到一定的穩(wěn)壓精度，還要能夠提供足夠大的電流。 +Vr e f~ 2 2 0 V~ 2 2 0 V圖 1020 線性電源的基本電路結(jié)構(gòu) 圖 1021 半橋型開(kāi)關(guān)電源電路結(jié)構(gòu) 28/60 開(kāi)關(guān)電源的結(jié)構(gòu) ++變 壓 器高 頻整 流濾 波 器直 流高 頻交 流高 頻交 流脈 動(dòng) 直 流直 流高 頻逆 變整 流電 路工 頻交 流圖 1022 開(kāi)關(guān)電源的能量變換過(guò)程 ◆ 交流輸入的開(kāi)關(guān)電源 ● 交流輸入、直流輸出的開(kāi)關(guān)電源將交流電轉(zhuǎn)換為直流電。 ● 可以采用給高頻變壓器設(shè)計(jì) 多個(gè)二次側(cè)繞組 的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)不同電壓的多組輸出，而且這些不同的輸出之間是相互隔離的，但是僅能選擇 1路作為輸出電壓反饋，因此也就只有這 1路的電壓的穩(wěn)壓精度較高，其它路的穩(wěn)壓精度都較低，而且其中 1路的負(fù)載變化時(shí)，其它路的電壓也會(huì)跟著變化。 ● 非隔離的直流－直流變換器、尤其是 POL的輸出電壓往往較低，為了提高效率，經(jīng)常采用 同步 Buck (Sync Buck)電路 ，該電路的結(jié)構(gòu)為 Buck，但二極管也采用 MOSFET，利用其低導(dǎo)通電阻的特點(diǎn)來(lái)降低電路中的通態(tài)損耗，其原理類似同步整流電路。 31/60 開(kāi)關(guān)電源的控制方式 控 制 器u*+ufLCRLV c c＋－P W M 比 較 器鋸 齒 波evcLCV c c電 流 控 制 器u*+ufe電 壓 控 制 器i*+ifRL圖 1026 開(kāi)關(guān)電源的控制系統(tǒng) 圖 1027 電流模式控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) ◆ 典型的開(kāi)關(guān)電源控制系統(tǒng)如圖 1026 所示，采用 反饋控制 ，控制器根據(jù)誤差 e來(lái)調(diào)整控制量 vc。 32/60 開(kāi)關(guān)電源的應(yīng)用 ◆ 開(kāi)關(guān)電源廣泛用于各種電子設(shè)備、儀器，以及家電等，如臺(tái)式計(jì)算機(jī)和筆記本計(jì)算機(jī)的電源，電視機(jī)、 DVD播放機(jī)的電源，以及家用空調(diào)器、電冰箱的電腦控制電路的電源等，這些電源功率通常僅有幾十 W～幾百 W；手機(jī)等移動(dòng)電子設(shè)備的充電器也是開(kāi)關(guān)電源，但功率僅有幾 W；通信交換機(jī)、巨型計(jì)算機(jī)等大型設(shè)備的電源也是開(kāi)關(guān)電源，但功率較大，可達(dá)數(shù) kW～數(shù)百 kW；工業(yè)上也大量應(yīng)用開(kāi)關(guān)電源，如數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化流水線中，采用各種規(guī)格的開(kāi)關(guān)電源為其控制電路供電。 ◆功率因數(shù)校正 PFC (Power Factor Correction)技術(shù)即對(duì)電流脈沖的幅度進(jìn)行抑制，使電流波形盡量接近正弦波的技術(shù)，分成 無(wú)源功率因數(shù)校正 和 有源功率因數(shù)校正 兩種。 ● 原理 ▲ 給定信號(hào) 和實(shí)際的直流電壓 ud比較后送入 PI調(diào)節(jié)器 ，得到指令信號(hào) id， id和整流后正弦電壓相乘得到輸入電流的指令信號(hào) i*，該指令信號(hào)和實(shí)際電感電流信號(hào)比較后，通過(guò) 滯環(huán) 對(duì)開(kāi)關(guān)器件進(jìn)行控制，便可使輸入直流電流跟蹤指令值，這樣交流側(cè)電流波形將近似成為與交流電壓同相的正弦波，跟蹤誤差在由滯環(huán)環(huán)寬所決定的范圍內(nèi)。 ▲ 在每一個(gè)開(kāi)關(guān)周期中， 電感電流是三角形或接近三角形的電流脈沖 ，其峰值與輸入電壓成正比；假設(shè) S關(guān)斷后電流 iA下降很快， iA的平均值將主要取決于陰影部分的面積，這樣 iA平均值與輸入電壓成正比 ，因此輸入電流經(jīng)濾波后將近似為正弦波。 ● 在輸入相同有功功率的條件下，輸入電流有效值明顯減小，降低了對(duì)線路、開(kāi)關(guān)、連接件等電流容量的要求。該電路容易實(shí)現(xiàn)，可靠性也較高，因此應(yīng)用非常廣泛；三相有源功率因數(shù)校正電路結(jié)構(gòu)和控制較復(fù)雜，成本也很高，三相功率因數(shù)校正技術(shù)的仍是研究的熱點(diǎn)。 ● 有些單級(jí)變換器拓?fù)渲胁糠州斎肽芰靠梢灾苯觽鬟f到輸出側(cè)，不經(jīng)過(guò)兩級(jí)變換，所以效率可能高于兩級(jí)變換器。 ▲ 開(kāi)關(guān)的占空比由輸出電壓調(diào)節(jié)器決定，在輸入電壓及負(fù)載一定的情況下， C1兩端電壓在工作過(guò)程中基本保持不變，開(kāi)關(guān)的占空比也基本保持不變；輸入功率中的 100Hz波動(dòng)由 C1進(jìn)行平滑濾波。 43/60 電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用 高壓直流輸電 無(wú)功功率控制 電力系統(tǒng)諧波抑制 電能質(zhì)量控制 、 柔性交流輸電與定制電力技術(shù) 44/60 高壓直流輸電 圖 1034 高壓直流輸電系統(tǒng)的基本原理和典型結(jié)構(gòu) ◆ 高壓直流輸電（ High Voltage DC Transmission—— HVDC） 是電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中最早開(kāi)始的應(yīng)用領(lǐng)域，20世紀(jì) 50年代以來(lái)，當(dāng)電力電子技術(shù)的發(fā)展帶來(lái)了可靠的高壓大功率交直流轉(zhuǎn)換技術(shù)之后，高壓直流輸電越來(lái)越受到人們的關(guān)注。 ● 典型結(jié)構(gòu) ▲ 圖 1034是典型的采用 十二脈波換流器的雙極高壓直流輸電線路。 ▲ 不受輸電線路的 感性和容性參數(shù) 的限制。 ▲ 更容易解決 同步 、 穩(wěn)定性 等等復(fù)雜問(wèn)題。 ◆ 晶閘管投切電容器 ● 交流電力電容器的投入與切斷是控制無(wú)功功率的一種重要手段， 晶閘管投切電容器TSC是一種性能優(yōu)良的無(wú)功補(bǔ)償方式。 ▲ 如圖 1036，導(dǎo)通開(kāi)始時(shí) uC已由上次導(dǎo)通時(shí)段最后導(dǎo)通的晶閘管 VT1充電至電源電壓 us的正峰值， t1時(shí)刻導(dǎo)通 VT2，以后每半個(gè)周波輪流觸發(fā) VT1和 VT2；切除這條電容支路時(shí)，如在 t2時(shí)刻iC已降為零， VT2關(guān)斷， uC保持在 VT2導(dǎo)通結(jié)束時(shí)的電源電壓負(fù)峰值，為下一次投入電容器做了準(zhǔn)備。 ● 通過(guò)對(duì) ?角的控制，可以連續(xù)調(diào)節(jié)流過(guò)電抗器的電流，從而調(diào)節(jié)電路從電網(wǎng)中吸收的無(wú)功功率，如配以固定電容器，則可以在從容性到感性的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)無(wú)功功率。 51/60 無(wú)功功率控制 圖 1039 TCR電路負(fù)載相電流和輸入線電流波形 a) ?=120176。 、 135176。 ● SVG分為采用電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。 ▲ SVG可以等效地被視為 幅值和相位均可以控制的一個(gè)與電網(wǎng)同頻率的交流電壓源 ，通過(guò)交流電抗器連接到電網(wǎng)上。 ▲ SVG使用的電抗器和電容元件遠(yuǎn)比 SVC中使用的電抗器和電容要小，這將大大縮小裝置的體積和成本。 ▲ SVG的變流器中所采用的電力半導(dǎo)體器件已由早期的以 GTO為主，已逐步發(fā)展為采用 IGBT和 IGCT，采用 IGBT的趨勢(shì)更為明顯。 ● 其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，既可補(bǔ)償諧波，又可補(bǔ)償無(wú)功，一直被廣泛應(yīng)用于對(duì)電力系統(tǒng)中諧波和無(wú)功功率的補(bǔ)償。 ● 有源電力濾波器的變流電路可分為 電壓型 和電流型 ，目前實(shí)用的裝置大都是電壓型；從與補(bǔ)償對(duì)象的連接方式來(lái)看，有源電力濾波器又可分為 并聯(lián)型 和 串聯(lián)型 。 ◆ 將電力電子技術(shù)應(yīng)用于輸電系統(tǒng)中，可以顯著增強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的控制能力、大幅提高系統(tǒng)的輸電能力，這就是所謂的 柔性交流輸電系統(tǒng)（ Flexible AC Transmission System——FAC