【正文】 轉(zhuǎn)速愈高；反之則轉(zhuǎn)速愈低。 1 a 1 = b 39。= p 2 b 39。 ??60?22U??60?)3c o s (2 2 ?? ?U曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 8/21 工作于整流狀態(tài)時(shí) Ida1a2a3a4a5分 界 線EE0o斷 續(xù) 區(qū) 連 續(xù) 區(qū)圖 104 考慮電流斷續(xù)時(shí)不同 ?時(shí)反電動(dòng)勢的特性曲線 ?1?2?360?， ?5?460? ? 當(dāng)電流斷續(xù)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的 理想空載轉(zhuǎn)速抬高 ，這是電流斷續(xù)時(shí)電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性的第一個(gè)特點(diǎn)；第二個(gè)特點(diǎn)是，在電流斷續(xù)區(qū)內(nèi)電動(dòng)機(jī)的 機(jī)械特性變軟 ，即負(fù)載電流變化很小也可引起很大的轉(zhuǎn)速變化。 ■ 直流電動(dòng)機(jī)負(fù)載除本身有 電阻 、 電感 外，還有一個(gè) 反電動(dòng)勢 E，為了平穩(wěn)負(fù)載電流的脈動(dòng)，通常在電樞回路串聯(lián)一 平波電抗器 ，保證整流電流在較大范圍內(nèi)連續(xù)。 ◆ 電流斷續(xù)時(shí)機(jī)械特性的特點(diǎn) ? 分析 ?=60?時(shí)的情況，當(dāng) Id=0，忽略 ，此時(shí)的反電動(dòng)勢 為 ，而實(shí)際上，晶閘管導(dǎo)通時(shí)相電壓瞬時(shí)值為 ，大于 ，也即 Id不為零，所以 才是 理想空載點(diǎn) 。 ? 三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波的高一倍，因而所需平波電抗器的電感量也可相應(yīng)減小約一半。 2 a 39。 a 39。 3 b 39。 1 。 ◆ 逆變狀態(tài)的機(jī)械特性是整流狀態(tài)的延續(xù)，縱觀控制角 ?由小變大（如 ?/6~ ?5/6），電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性則逐漸的由第 1象限往下移，進(jìn)而到達(dá)第 4象限；第 2象限里也為逆變狀態(tài)，與它對(duì)應(yīng)的整流狀態(tài)的機(jī)械特性則表示在第 3象限里。 ? 第 4象限 ，反轉(zhuǎn)，電動(dòng)機(jī)作發(fā)電運(yùn)行，正組橋工作在逆變狀態(tài)， ?1?/2(?1?/2) ， EMUd? 。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 18/21 變頻器和交流調(diào)速系統(tǒng) 交直交變頻器 交流電機(jī)變頻調(diào)速的控制方式 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 19/21 變頻器和交流調(diào)速系統(tǒng) ■ 交流電機(jī)的控制技術(shù)較為復(fù)雜，對(duì)所需的電力電子變換器要求也較高，所以直到近二十年時(shí)間，隨著電力電子技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，交流調(diào)速系統(tǒng)才得到迅速的發(fā)展，其應(yīng)用已在逐步取代傳統(tǒng)的直流傳動(dòng)系統(tǒng)。 ? 圖 1010是整流電路和逆變電路都采用 PWM控制的間接交流變流電路，可簡稱 雙 PWM電路 ，該電路輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，且可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行，但由于整流、逆變部分均為 PWM控制且需要采用全控型器件，控制較復(fù)雜，成本也較高。 ? 這種方法是基于 電機(jī)穩(wěn)態(tài)模型 的，仍然不能得到理想的動(dòng)態(tài)性能。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 26/21 不間斷電源 圖 1016 具有旁路開關(guān)的 UPS系統(tǒng) 圖 1017 用柴油發(fā)電機(jī)作為后備電源的 UPS ◆ 為保證市電異?；蚰孀兤鞴收蠒r(shí)負(fù)載供電的切換，實(shí)際的 UPS產(chǎn)品中多數(shù)都設(shè)置了 旁路開關(guān) ，如圖 1016所示，市電與逆變器提供的 CVCF電源由轉(zhuǎn)換開關(guān) S切換；還需注意的是，在市電旁路電源與 CVCF電源之間切換時(shí)，必須保證兩個(gè)電壓的相位一致，通常采用 鎖相同步 的方法。引言 ■ 在各種電子設(shè)備中，需要多路不同電壓供電，如數(shù)字電路需要 5V、 、 等，模擬電路需要 177。 ◆ 高頻逆變－變壓器－高頻整流電路 是開關(guān)電源的核心部分，具體的電路采用的是隔離型直流直流變流電路。 ◆ 如圖 1025，一次電源完成交流－直流的隔離變換，其輸出連接到直流母線上，直流母線連接到交換機(jī)中每塊電路板，電路板上都有自己的 DCDC變換器，將 48V轉(zhuǎn)換為電路所需的各種電壓；大容量的蓄電池組保證停電的時(shí)候交換機(jī)還能正常工作 。 a) b) 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 35/21 開關(guān)電源的控制方式 +S iRiL+Ui niLL+uSuc oiLiRe0M1M2MSuSS圖 1029 平均電流模式控制的原理 a) b) √峰值電流模式控制的不足： 該方法控制電感電流的峰值，而不是電感電流的平均值，且二者之間的差值隨著 M1和 M2的不同而改變，這對(duì)很多需要精確控制電感電流平均值的開關(guān)電源來說是不能允許的；峰值電流模式控制電路中將電感電流直接與電流給定信號(hào)相比較，但電感電流中通常含有一些開關(guān)過程產(chǎn)生的噪聲信號(hào)，容易 造成比較器的誤動(dòng)作 ，使電感電流發(fā)生不規(guī)則的波動(dòng)。 ◆ 有源功率因數(shù)校正技術(shù)采用全控開關(guān)器件構(gòu)成的開關(guān)電路對(duì)輸入電流的波形進(jìn)行控制，使之成為與電源電壓同相的正弦波。 ◆ 該電路工作于 電流斷續(xù)模式 ，電路中電流峰值高，開關(guān)器件的通態(tài)損耗和開關(guān)損耗都很大，因此適用于 3~6kW的中小功率電源中。 ■ 單級(jí)變換器的優(yōu)點(diǎn) ◆ 開關(guān)器件數(shù)減少，主電路體積及成本可以降低。同時(shí)控制電路通常只有一個(gè)輸出電壓控制閉環(huán)，簡化了控制電路 ◆ 單級(jí) PFC變換器減少了元件的數(shù)量，但是，單級(jí) PFC變換器元件的額定值都比較高，所以單級(jí) PFC變換器僅在小功率時(shí)整個(gè)裝置的成本和體積才具有優(yōu)勢，對(duì)于大功率場合，兩級(jí) PFC變換器比較適合。 ? 兩極獨(dú)立運(yùn)行，當(dāng)一極停止運(yùn)行時(shí)，另一極以大地作回路還可以帶一半的負(fù)荷，這樣就提高了運(yùn)行的可靠性，也有利于分期建設(shè)和運(yùn)行維護(hù)；單極高壓直流輸電系統(tǒng)只用一根傳輸導(dǎo)線（一般為負(fù)極），以大地或海水作為回路。 ? 通過對(duì)換流器的有效控制可以實(shí)現(xiàn)對(duì)傳輸?shù)挠泄β实目焖俣鴾?zhǔn)確的控制，還能阻尼功率振蕩、改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性、限制短路電流。 ? 一般來說，理想情況下，希望電容器預(yù)先充電電壓為 電源電壓峰值 ，這時(shí) 電源電壓的變化率為零 ，因此在投入時(shí)刻 iC為零 ，之后才按正弦規(guī)律上升；這樣，電容投入過程不但沒有沖擊電流，電流也沒有階躍變化。 。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 57/21 無功功率控制 ■ 靜止無功發(fā)生器 ◆ 靜止無功發(fā)生器 SVG在本書中專指由自換相的電力電子橋式變流器來進(jìn)行動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)难b置。 ? SVG的調(diào)節(jié)速度更快，而且在采取 多重化或 PWM技術(shù) 等措施后可大大減少補(bǔ)償電流中諧波的含量。 ■ LC調(diào)諧濾波器 ◆ 是傳統(tǒng)的補(bǔ)償諧波的主要手段。 ◆ 電力電子裝置包括 SVC和 SVG， APF，用來補(bǔ)償電壓暫低的動(dòng)態(tài)電壓恢復(fù)器（ DVR），以及用來綜合補(bǔ)償多種電能質(zhì)量問題的串聯(lián)型電能質(zhì)量控制器、并聯(lián)型電能質(zhì)量控制器和通用電能質(zhì)量控制器（ UPQC）等。 ◆ 工頻市電電壓在整流之前，首先經(jīng)過 射頻干擾 (RFI)濾波器 濾波， RFI濾波器一般由電感和電容元件組成，用來阻止鎮(zhèn)流器產(chǎn)生的高次諧波反饋到輸入交流電網(wǎng)，以抑止對(duì)電網(wǎng)的污染和對(duì)電子設(shè)備的干擾，同時(shí)也可以防止來自電網(wǎng)的干擾侵入到電子鎮(zhèn)流器。 ◆ 在電網(wǎng)電壓波動(dòng)的情況下，保持燈功率和光輸出的恒定。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 72/21 本章小結(jié) ■ 電力電子技術(shù)的應(yīng)用十分廣泛，現(xiàn)在已經(jīng)滲透到了工業(yè)乃至民生的每一個(gè)角落，在電力電子發(fā)展的早期，的確需要不斷尋找新的用途，時(shí)至今日，如果要找出一個(gè)使用電能的領(lǐng)域完全不用電力電子技術(shù)恐怕已經(jīng)很困難了；本章講述了電力電子技術(shù)在電力傳動(dòng)、各種交直流電源、電力系統(tǒng)、焊接和照明等各方面的應(yīng)用；因?yàn)殡娏﹄娮蛹夹g(shù)的應(yīng)用范圍如此之廣，本章的內(nèi)容就難免掛一漏萬，只能涉及到電力電子技術(shù)應(yīng)用的一部分內(nèi)容，但也是用的最多的部分。 ◆ 電弧焊機(jī) 是通過產(chǎn)生電弧使金屬融化而實(shí)現(xiàn)焊接； 電阻焊機(jī) 是使焊接金屬通過大電流，利用工件表面接觸電阻產(chǎn)生發(fā)熱而融化實(shí)現(xiàn)焊接。 圖 1044 電子鎮(zhèn)流器結(jié)構(gòu)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(xué) 新能源技術(shù)研究所 67/21 電子鎮(zhèn)流器 ◆ DC/AC逆變器 的功能是將直流電壓變換成高頻電壓，逆變電路全控型開關(guān)器件，開關(guān)頻率一般為 20～ 70kHz，主要有半橋式逆變電路和推挽式逆變電路兩種形式。 ◆ 采用的典型電力電子裝置有 SVC 、 SVG 、晶閘管投切串聯(lián)電容器（ TSSC）、晶閘管控制串聯(lián)電容器（ TCSC）和靜止同步串聯(lián)補(bǔ)償器（ SSSC）等可控串聯(lián)補(bǔ)償器，以及統(tǒng)一潮流控制器（ UPFC）等。 ■ 有源電力濾波器（ Active Power Filter—— APF） ◆ 有源電力濾波器的思想最早提出于上世紀(jì) 60年代末， 1976年確立了有源電力濾波器的完整概念和主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，上世紀(jì) 80年代以來，由于 新型電力半導(dǎo)體器件 的出現(xiàn)， PWM逆變技術(shù)的發(fā)展，以及基于 瞬時(shí)無功功率理論的諧波電流瞬時(shí)檢測方法的提出 ，有源電力濾波器才得以迅速發(fā)展。 ? SVG還可以在必要時(shí)短時(shí)間內(nèi)向電網(wǎng)提供一定量的 有功功率 。 ? 采用電壓型橋式電路的 SVG如圖 1040a，直流側(cè)采用的是 電容 ，還需再串聯(lián)上連接 電抗器 才能并入電網(wǎng)。 b) ?=135176。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 54/21 無功功率控制 圖 1037 晶閘管和二極管反并聯(lián)方式的 TSC ◆ 晶閘管和二極管反并聯(lián)方式的 TSC ? 由于二極管的作用在電路不導(dǎo)通時(shí) uC總會(huì)維持在電源電壓峰值。 ■ 無功補(bǔ)償電容器 是傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償裝置，其阻抗固定，不能跟蹤負(fù)荷無功需求的變化，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)無功功率的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。 ? 不受輸電線路的 感性和容性參數(shù) 的限制。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 47/21 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) 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 48/21 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(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)中最早開始的應(yīng)用領(lǐng)域， 20世紀(jì) 50年代以來，當(dāng)電力電子技術(shù)的發(fā)展帶來了可靠的高壓大功率交直流轉(zhuǎn)換技術(shù)之后，高壓直流輸電越來越受到人們的關(guān)注。 ◆ 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)過兩級(jí)變換，所以效率可能高于兩級(jí)變換器。 ◆ 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、開關(guān)、連接件等電流容量的要求。 ◆ 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 滯環(huán) 對(duì)開關(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)。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 36/21 開關(guān)電源的應(yīng)用 ■ 開關(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)格的開關(guān)電源為其控制電路供電。 曲阜師范大學(xué) 新能源技術(shù)研究所 33/21 開關(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) ■ 典型的開關(guān)電源控制系統(tǒng)如圖 1026 所示，采用 反饋控制 ，控制器根