【文章內(nèi)容簡介】 為 0～ 500 Ω ； ⑧ 腳：軟啟動端 ， 外接軟啟動電容 ， 該電容由內(nèi)部Uref 50μA 恒流源充電； 第 8章 典型電力電子裝置介紹 ⑨ 腳：誤差放大器的輸出端； 10 腳： PWM信號封鎖端 ， 當該腳為高電平時 ， 輸出驅(qū)動脈沖信號被封鎖 ， 該腳主要用于故障保護； 11 腳： A路驅(qū)動信號輸出； 12 13 14 B路驅(qū)動信號輸出； 15 ， 其范圍為 8～ 35 V； 16 5 V基準電壓輸出。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 810 SG3525內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖 ＋基準電壓地USS同步電壓Ur e f引內(nèi)部電路欠壓鎖定15123振蕩器RTCT65放電7＋－補償9－比較放大－＋12軟啟動8Ur e fV110關(guān)閉P W M鎖存器振蕩器輸出4觸發(fā)器A 路輸出1613UCC11＋B 路輸出14 第 8章 典型電力電子裝置介紹 5． IGBT驅(qū)動電路 驅(qū)動電路采用日本三菱公司生產(chǎn)的驅(qū)動模塊 M57962L。 該驅(qū)動模塊為混合集成電路 ， 將 IGBT的驅(qū)動和過流保護集于一體 ， 能驅(qū)動電壓為 600 V和 1200 V系列電流容量不大于 400 A的 IGBT。 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 圖 811 IGBT驅(qū)動電路 M 5 7 9 6 2 L1814＋過流信號T L P 2 1 14 . 7 k54613－Uin＋ 1 5 V－ 1 0 VM U R 4 1 0 020 ? Ug＋＋ 第 8章 典型電力電子裝置介紹 UPS的分類 1． 離線式 UPS電源 該電源的基本結(jié)構(gòu)如圖 812所示 ， 它由充電器 、 蓄電池組 、 逆變器 、 交流穩(wěn)壓器和轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成 。 市電存在時 ， 逆變器不工作 ， 市電經(jīng)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后 ， 通過轉(zhuǎn)換開關(guān)向負載供電 ， 同時充電器工作 ， 對蓄電池組充電；市電掉電時 ， 逆變器工作 ， 將蓄電池提供的直流電壓變換成穩(wěn)壓 、 穩(wěn)頻的交流電壓 ， 轉(zhuǎn)換開關(guān)同時斷開市電通路 ， 接通逆變器 ， 繼續(xù)向負載供電 。 對離線式 UPS電源 ， 當市電掉電時 ， 輸出有轉(zhuǎn)換時間 。 目前市場上銷售的這種電源均為小功率 ， 一般在 2 kVA以下 。 UPS不間斷電源 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 812 后備式 UPS的結(jié)構(gòu)框圖 充電器 逆變器蓄電池組交流穩(wěn)壓器交 流 市 電 輸 入 交流輸出 第 8章 典型電力電子裝置介紹 (1) 當市電正常時 ， 只是通過交流穩(wěn)壓后直接輸出至負載 ， 因此電路對市電噪音以及浪涌的抑制能力較差 。 (2) 存在轉(zhuǎn)換時間 。 (3) 保護性能較差 。 (4) 結(jié)構(gòu)簡單， 體積小， 重量輕， 控制容易， 成本低。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 2． 在線式 UPS電源 在線式 UPS的基本結(jié)構(gòu)如圖 813所示 ， 它由整流器 、 逆變器 、 蓄電池組以及靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)等部分組成 。 正常工作時 ， 市電經(jīng)整流器變成直流后 ， 再經(jīng)逆變器變換成穩(wěn)壓 、 穩(wěn)頻的正弦波交流電壓供給負載 。 當市電掉電時 ， 由蓄電池組向逆變器供電 ， 以保證負載不間斷供電 。 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 。 故障消失后 ， UPS又重新切換到由逆變器向負載供電 。 由于在線式 UPS總是處于穩(wěn)壓 、 穩(wěn)頻供電狀態(tài) ， 輸出電壓動態(tài)響應(yīng)特性好 ， 波形畸變小 ， 因此 ， 其供電質(zhì)量明顯優(yōu)于離線式 UPS。 目前大多數(shù) UPS， 特別是大功率 UPS均為在線式 。 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。 (4) 保護性能好，對市電噪音以及浪涌的抑制能力強。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 3． 在線交互式 UPS電源 在線交互式 UPS的結(jié)構(gòu)框圖如圖 814所示 。 它由交流穩(wěn)壓器 、 交流開關(guān) 、 逆變器 、 充電器 、 蓄電池組和雙向轉(zhuǎn)換器組成 。 市電正常時經(jīng)交流穩(wěn)壓器后直接輸出給負載 。 此時 ， 通過雙向轉(zhuǎn)換器 ， 逆變器工作在整流狀態(tài) ， 作為充電器向蓄電池組充電 。 當市電掉電時 ， 逆變器則將電池能量轉(zhuǎn)換為交流電輸出給負載 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 814 在線交互式 UPS的結(jié)構(gòu)框圖 雙向轉(zhuǎn)換器逆變 /整流交流穩(wěn)壓器交 流 市 電 輸 入交流輸出蓄電池組 第 8章 典型電力電子裝置介紹 在線交互式 UPS的特點如下： (1) 具有雙向轉(zhuǎn)換器 ， UPS電池充電間較短 。 (2) 存在轉(zhuǎn)換時間 。 (3) 控制結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ， 成本較高 。 (4) 保護性能介于在線式與離線式 UPS之間， 對市電噪聲和浪涌的抑制能力較差。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 對于小功率 UPS， 整流器一般采用二極管整流電路 ， 它的作用是向逆變器提供直流電源 ， 蓄電池充電由專門的充電器來完成 。 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 。 中 、 大功率 UPS的整流器一般采用相控式整流電路 。 相控式整流電路結(jié)構(gòu)簡單 ， 控制技術(shù)成熟 ， 但交流輸入功率因數(shù)低并向電網(wǎng)注入大量的諧波電流 。 目前 ， 對于大容量UPS大多采用 12相或 24相整流電路 。 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 。除了增加整流電路的相數(shù)外 ， 還可以通過在整流器的輸入側(cè)增加有源或無源濾波器濾去 UPS注入電網(wǎng)的諧波電流 。 UPS的整流器 第 8章 典型電力電子裝置介紹 目前 ， 比較先進的 UPS采用 PWM整流電路 ， 可使注入電網(wǎng)的電流基本接近正弦波 ， 且功率因數(shù)接近 1， 即整流電路交流側(cè)的電流 、 電壓的相位基本同相 , 這樣大大降低UPS對電網(wǎng)的諧波污染 。 現(xiàn)以單相電路為例 ， 說明 PWM整流電路的工作原理 。 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。 電路的工作原理為：在交流電源 us的正半周 ， 控制電路關(guān)斷 V V3, 而在 VV4的控制極輸入 SPWM控制脈沖序列 ， 則在 A、 B兩點間獲得正半周的 SPWM波形 ， 如圖 816所示 。 同理 , 在交流電源 us的負半周 ， 控制電路關(guān)斷 V V4, 而在 V V3的控制極輸入 SPWM控制脈沖序列 ， 則在 A、 B兩點間獲得負半周的 SPWM波形 ， 通過電容 C濾波 ， 在負載上可獲得穩(wěn)定的直流電壓 。調(diào)節(jié)加在 V V V V4控制極上的脈沖序列的寬度 ， 即可調(diào)節(jié)整流電路輸出直流電壓的大小 ， 實現(xiàn)可控整流 。 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 。 圖 815中在整流電路的交流側(cè)串有電感 Ls， 它的作用就是將交流側(cè)電流中的高次諧波濾除 ， 使交流側(cè)電流 is產(chǎn)生很小的脈動 。 如果忽略這些脈動成分 ， is為頻率與電源電壓 us頻率相同的正弦波 。 在交流電源電壓 us一定時 ， is的幅值和相位由 uAB中基波分量的幅值及其與 us的相位差決定 ， 改變 uAB中基波分量的值和相位即改變加在 V V V V4控制極上 SPWM脈沖序列的幅值和相位 ， 就可使電源電流 is與電壓 us相位相同 ， 從而使整流電路交流側(cè)的輸入功率因數(shù)為 1， 徹底解決 UPS電力電子裝置造成的電網(wǎng)諧波污染的問題 。 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 。 該控制系統(tǒng)為雙閉環(huán)控制系統(tǒng) 。電壓環(huán)為外環(huán) ， 其作用是調(diào)節(jié)和穩(wěn)定整流輸出電壓 。 電流環(huán)為內(nèi)環(huán) ， 其作用是使整流電路交流側(cè)的電流 is與電壓 us相位相同 。 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 標準正弦波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 。 Ud為整流輸出的實際電壓的反饋信號 ， 如果整流輸出電壓與給定控制信號所希望的電壓值相同 ， 即 Ud= U*d ， 則圖中比例積分調(diào)節(jié)器 PI不起調(diào)節(jié)作用 ，整流輸出電壓