【正文】 s )n U I RC ? ?? ? ??正組變流器 反組變流器 n a 3 a 2 a 1 I d a 4 b 2 b 3 b 4 b 1 a = b = p 2 a 39。 2 b 39。 3 a 39。 a 39。 2 = b 2 a 增大方向 39。 (1013) (1014) (1015) 曲阜師范大學 新能源技術研究所 13/21 工作于有源逆變狀態(tài)時 正組變流器 反組變流器 n a 3 a 2 a 1 I d a 4 β 2 β 3 β 4 β 1 a = β = π 2 a 39。 2 β 39。 3 a 39。 a 39。 2 = b 2 a 增大方向 39。 ◆ 第 第 4象限中的特性和第 第 2象限中的特性是分別屬于兩組變流器的，它們輸出整流電壓的極性彼此相反，故分別標以 正組 和 反組變流器 。 ◆ 四象限運行時的工作情況 ? 第 1象限，正轉，電動機作電動運行，正組橋工作在整流狀態(tài)，?1?/2， EMUd? （下標中有 ?表示整流，下標 1表示正組橋，下標 2表示反組橋）。 直流可逆電力拖動系統(tǒng) ?MM正 組 反 組正 組LLc 1Lc 2LEMEMabcabcabca ) b )MEMMEMMEMMEM++++++++電 能電 能電 能 電 能電 網電 網電 網電 網+nnIdIdIdId正 組 反 組正 組反 組正 組 反 組正 組 反 組+ TTUd?Ud?Ud?Ud?正 轉 整 流反 轉 整 流正 轉 逆 變反 轉 逆 變電 動 運 行電 動 運 行發(fā) 電 運 行發(fā) 電 運 行c )反 組圖 106 兩組變流器的反并聯可逆線路 曲阜師范大學 新能源技術研究所 16/21 直流可逆電力拖動系統(tǒng) MEMMEMMEMMEM++++++++電 能電 能電 能 電 能電 網電 網電 網電 網nIdIdIdId正 組 反 組正 組反 組正 組 反 組正 組 反 組+ TTUd?Ud?Ud?Ud?正 轉 整 流反 轉 整 流正 轉 逆 變反 轉 逆 變電 動 運 行電 動 運 行發(fā) 電 運 行發(fā) 電 運 行c )圖 106 (c) ◆ 直流可逆拖動系統(tǒng)，能方便地實現 正反向運轉 外，還能實現 回饋制動 。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 17/21 直流可逆電力拖動系統(tǒng) ◆ 根據對環(huán)流的不同處理方法，反并聯可逆電路又可分為幾種不同的控制方案，如 配合控制有環(huán)流（即 ?=?工作制）、可控環(huán)流、邏輯控制無環(huán)流和錯位控制無環(huán)流 等。引言 ■ 直流調速傳動系統(tǒng)的缺點 ◆ 受使用環(huán)境條件制約。 ◆ 交流電動機結構簡單，可靠性高。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 20/21 交直交變頻器 ■ 交直交變頻器 （ Variable Voltage Variable Frequency，簡稱 VVVF電源 ）是由AC/DC、 DC/AC兩類基本的變流電路組合形成，又稱為間接交流變流電路，最主要的優(yōu)點是輸出頻率不再受輸入電源頻率的制約。 ? 逆變電路的能量是可以雙向流動的，若負載能量反饋到中間直流電路，而又不能反饋回交流電源，這將導致電容電壓升高，稱為 泵升電壓 ，泵升電壓過高會危及整個電路的安全。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 22/21 交直交變頻器 圖 1011 采用可控整流的電流型間接交流變流電路 圖 1012 電流型交 — 直 — 交 PWM變頻電路 圖 1013 整流和逆變均為 PWM控制的電流型間接交流變流電路 ? 圖 1011給出了可以再生反饋電力的電流型間接交流變流電路，當電動機制動時，中間直流電路的電流極性不能改變，要實現再生制動，只需調節(jié)可控整流電路的觸發(fā)角，使中間直流電壓反極性即可。 圖 1014 采用恒壓頻比控制的變頻調速系統(tǒng)框圖 ? 圖 1014給出了一個實例，轉速給定既作為調節(jié)加減速度的頻率 f指令值，同時經過適當分壓，也被作為定子電壓 V1的指令值，該 f 指令值和 V1指令值之比就決定了 V/f 比值 ，由于頻率和電壓由同一給定值控制，因此可以保證壓頻比為恒定；電機的轉向由變頻器輸出電壓的相序決定，不需要由頻率和電壓給定信號反映極性。 ◆ 矢量控制 ? 異步電動機的數學模型是 高階 、 非線性 、 強耦合 的 多變量系統(tǒng) 。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 25/21 不間斷電源 ■ 不間斷電源 （ Uninterruptible Power Supply — UPS）是當交流輸入電源（習慣稱為市電）發(fā)生異常或斷電時，還能繼續(xù)向負載供電，并能保證供電質量，使負載供電不受影響的裝置。 ◆ 在市電斷電時由于由蓄電池提供電能，供電時間取決于蓄電池容量的大小，有很大的局限性，為了保證長時間不間斷供電，可采用 柴油發(fā)電機（簡稱油機）作為后備電源 ，如圖 1017所示，蓄電池只需作為市電與油機之間的過渡，容量可以比較小。 ? 為減少 GTO的開關損耗，采用較低的開關頻率 。 12V、 177。 ◆ 開關電源在效率、體積和重量等方面都遠遠優(yōu)于線性電源，因此已經基本取代了線型電源，成為電子設備供電的主要電源形式。 ◆ 高性能開關電源中普遍采用了 軟開關技術 。 ? 計算機主板上給 CPU和存儲器供電的電源都是典型的 POL。 ◆ 一次電源采用多個開關電源并聯的方案，每個開關電源僅僅承擔一部分功率，并聯運行的每個開關電源有時也被成稱為“ 模塊 ”，當其中個別模塊發(fā)生故障時，系統(tǒng)還能夠繼續(xù)運行，這被稱為“ 冗余 ”。 ■ 電流模式控制 ◆ 在電壓反饋環(huán)內增加了 電流反饋控制環(huán) ，電壓控制器的輸出信號作為電流環(huán)的參考信號，給這一信號設置限幅，就可以限值電路中的最大電流，達到短路和過載保護的目的，還可以實現恒流控制。 ? 平均電流模式控制 √平均電流模式控制采用 PI調節(jié)器 作為電流調節(jié)器，并將調節(jié)器輸出的控制量 uc與鋸齒波信號 uS相比較，得到周期固定、占空比變化的PWM信號，用以控制開關的通與斷。引言 ■ 以開關電源為代表的各種電力電子裝置帶來一些負面的問題：輸入電流不是正弦波，就涉及到 諧波 和 功率因數 的問題。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 39/21 功率因數校正電路的基本原理 圖 1030 典型的單相有源 PFC電路及主要原理波形 ■ 單相功率因數校正電路的基本原理 ◆ 實際上是二極管整流電路加上升壓型斬波電路構成的。 ◆ 工作原理 ? S開通后，電感電流值均從零開始線性上升（正向或負向）， S關斷后，三相電感電流通過 D7向負載側流動，并迅速下降到零。 ABCC+SLALBLCD1 D3D5D2D4D6D7iAiBiCttoSotiATo nIA P圖 1031 三相單開關 PFC電路 圖 1032 三相單開關 PFC電路的工作波形 曲阜師范大學 新能源技術研究所 43/21 功率因數校正電路的基本原理 ■ 開關電源中采用有源 PFC電路帶來以下好處 ◆ 輸入功率因數提高，輸入諧波電流減小，降低了電源對電網的干擾，滿足了現行諧波限制標準。 ■ 單相有源功率因數校正電路較為簡單，僅有 1個全控開關器件。 ◆ 控制電路通常只有一個輸出電壓控制閉環(huán)，簡化了控制電路。 ? 開關關斷時，輸入電源與 L1一起給 C1充電，反激變壓器同時向副邊電路釋放能量。 ◆ 單級 PFC變換器的輸入電流畸變率明顯高于兩級變換器，特別是僅采用輸出電壓控制閉環(huán)的 Boost型變換器。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 49/21 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構 ? 在受端電能又經過 晶閘管逆變器 由直流變回交流，再經變壓器降壓后配送到各個用戶。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 50/21 高壓直流輸電 ■ 高壓直流輸電的優(yōu)勢 ◆ 更有利于進行遠距離和大容量的電能傳輸或者海底或地下電纜傳輸。 ◆ 更有利于電網聯絡。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 51/21 無功功率控制 ■ 在電力系統(tǒng)中，對無功功率的控制是非常重要的，通過對無功功率的控制，可以 提高功率因數 ， 穩(wěn)定電網電壓 ， 改善供電質量 。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 52/21 無功功率控制 ■ 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)良的無功補償方式。 ? 如圖 1036，導通開始時 uC已由上次導通時段最后導通的晶閘管 VT1充電至電源電壓 us的正峰值， t1時刻導通 VT2，以后每半個周波輪流觸發(fā)VT1和 VT2；切除這條電容支路時，如在 t2時刻 iC已降為零， VT2關斷， uC保持在 VT2導通結束時的電源電壓負峰值，為下一次投入電容器做了準備。 ◆ 通過對 ?角的控制，可以連續(xù)調節(jié)流過電抗器的電流，從而調節(jié)電路從電網中吸收的無功功率，如配以固定電容器，則可以在從容性到感性的范圍內連續(xù)調節(jié)無功功率。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 56/21 無功功率控制 圖 1039 TCR電路負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與電網同頻率的交流電壓源 ，通過交流電抗器連接到電網上。 ? SVG使用的電抗器和電容元件遠比 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的趨勢更為明顯。 ◆ 其結構簡單，既可補償諧波，又可補償無功，一直被廣泛應用于對電力系統(tǒng)中諧波和無功功率的補償。 ◆ 有源電力濾波器的變流電路可分為 電壓型 和 電流型 ，目前實用的裝置大都是電壓型；從與補償對象的連接方式來看，有源電力濾波器又可分為 并聯型 和 串聯型 。 ■ 將電力電子技術應用于輸電系統(tǒng)中，可以顯著增強對系統(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) （ FACTS） 。 ■ 最近興起的新能源發(fā)電所產生的電能大都需要經過各種電力電子裝置的變換和控制才能夠給用戶使用或者聯網，電力電子技術的應用全面覆蓋了電力系統(tǒng)的 發(fā)電 、 輸電 和 配電 三大環(huán)節(jié)。 ◆ 在其整流器與大容量的濾波電解電容器之間，設置一級 功率因數校正(PFC)升壓型變換電路 ，其作用就是獲得低電流諧波畸變，實現高功率因數。 圖 1044 電子鎮(zhèn)流器結構框圖 P F C 高 高高 高 高D C / A C高 高 高高 高 高 高高 高高 高 高高 高 高高 高R F I高 高 高高 高 高 高曲阜師范大學 新能源技術研究所 68/21 電子鎮(zhèn)流器 ■ 電子鎮(zhèn)流器的主要優(yōu)點 ◆ 能耗低、效率高 電感的功耗較大。 曲阜師范大學 新能源技術研究所 69/21 焊機電源 ■ 電焊機是用電能產生熱量加熱金屬而實現焊接的電氣設備，按照焊接加熱原理的不同分為 電弧焊機 和 電阻焊機 兩大類型。 ◆ 逆變電路使用的開關器件通常為全控型電力半導體器件，開關頻率一般為幾 k～幾十 kHz，電路結構為半橋、全橋等形式，弧焊電源的輸出電壓一般只有幾十伏，因此輸出整流電路通常采用全波電路以降低電路的損耗。