【正文】 d＋－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間交替導通與關斷 ， 負載上才有連續(xù)的交流矩形波 。 下面以單相橋式脈寬調制逆變器為例 ， 說明它的基本工作原理 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖中 is為整流電路交流側實際電流的反饋信號 ， 當這個電流與給定電流的相位相同時 ， 圖中比例調節(jié)器 K不起作用 ， PWM控制信號保持不變；當反饋電流信號 is與電源電壓 us相位有差異時 ， 即 is與 i*s有相位差時 ， 調節(jié)器 K起調節(jié)作用 ， 它可以調節(jié)后續(xù)比較器電路 ， 從而調整 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 ， 這樣就達到了整流電路交流側電流 、 電壓同相位的目的 。 這個幅值的變化就是后續(xù) PWM控制電路的電壓幅值變化的控制信號 。 它與標準的正弦波相乘后形成交流輸入電流的給定信號 i*s。 在 U*d不變的情況下 ， 因為其它原因使實際輸出電壓 Ud與希望電壓值不相等時 ， U*d與反饋的實際電壓信號 Ud相比較后 ， 可使控制電路輸出的 PWM脈沖寬度根據誤差值 （ Ud大于或小于 U*d ） 增大或減小 ， 從而使輸出電壓增大或減小 ， 使輸出電壓穩(wěn)定在希望值 。 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)結構圖 標準正弦波PI 電壓調節(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， 調節(jié) U*d可以調節(jié) PWM調制波的幅值 ， 即可調節(jié) PWM控制脈寬 ， 使整流輸出電壓增大或減小 。電壓環(huán)為外環(huán) ， 其作用是調節(jié)和穩(wěn)定整流輸出電壓 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 817給出了如何實現電源電流 is與電壓 us同相位的控制系統(tǒng)結構示意圖 。 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 。 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之間產生了一個正弦波調制的電壓 uAB， uAB中除了含有與電源同頻率的基波分量外 ， 還含有與開關頻率有關的高次諧波 。 同理 , 在交流電源 us的負半周 ， 控制電路關斷 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 。 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構 ， 其中起整流作用的開關器件采用全控器件 IGBT。 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 ， 可使注入電網的電流基本接近正弦波 ， 且功率因數接近 1， 即整流電路交流側的電流 、 電壓的相位基本同相 , 這樣大大降低UPS對電網的諧波污染 。 因為整流電路的相數越多 ， 交流輸入功率因數越高 ， 入電網的諧波含量也就越低 。 相控式整流電路結構簡單 ， 控制技術成熟 ， 但交流輸入功率因數低并向電網注入大量的諧波電流 。 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 。 (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。 (2) 存在轉換時間 。 當市電掉電時 ， 逆變器則將電池能量轉換為交流電輸出給負載 。 市電正常時經交流穩(wěn)壓器后直接輸出給負載 。 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的結構框圖如圖 814所示 。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 圖 813 在線式 UPS的結構框圖 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 2靜態(tài)開關 1 第 8章 典型電力電子裝置介紹 在線式 UPS的特點是： (1) 輸出的電壓經過 UPS (2) (3) 結構復雜，成本較高。 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)響應特性好 ， 波形畸變小 ， 因此 ， 其供電質量明顯優(yōu)于離線式 UPS。 如果逆變器發(fā)生故障 ， UPS則通過靜態(tài)開關切換到旁路 ， 直接由市電供電 。 正常工作時 ， 市電經整流器變成直流后 ， 再經逆變器變換成穩(wěn)壓 、 穩(wěn)頻的正弦波交流電壓供給負載 。 (4) 結構簡單， 體積小， 重量輕， 控制容易， 成本低。 (2) 存在轉換時間 。 目前市場上銷售的這種電源均為小功率 ， 一般在 2 kVA以下 。 市電存在時 ， 逆變器不工作 ， 市電經交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后 ， 通過轉換開關向負載供電 ， 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 ， 轉換開關同時斷開市電通路 ， 接通逆變器 ， 繼續(xù)向負載供電 。 驅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 810 SG3525內部結構框圖 ＋基準電壓地USS同步電壓Ur e f引內部電路欠壓鎖定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驅動電路 驅動電路采用日本三菱公司生產的驅動模塊 M57962L。 第 8章 典型電力電子裝置介紹 4． SG3525的管腳功能 SG3525系列開關電源 PWM控制集成電路是美國硅通用公司設計的第二代 PWM控制器 ， 工作性能好 ， 外部元件用量小 ， 適用于各種開關電源 。 電感電流給定增大又導致電流調節(jié)器的輸出電壓增大 ， 使得 PWM信號的占空比增大 ， 最后達到增大輸出電壓的目的 。 將 IOG與電感電流的反饋信號 IOF比較 ， 其誤差信號經 PI調節(jié)器調節(jié)后送入 PWM控制器 SG3525，然后與控制器內部三角波比較形成 PWM信號 , 該信號再通過驅動電路去驅動變換電路中的 IGBT。 交流電源經過電源濾波 、 整流再次濾波后得到電壓的給定信號 UOG， 輸出電壓經過取樣電路獲得一反饋電壓 UOF。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 3． 輸出控制電路 控制電路是開關電源的核心 ， 它決定開關電源的動態(tài)穩(wěn)定性 。 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斷，由電阻限制啟動浪涌電流。 啟動后 ， 電阻溫度升高 ， 阻值降低 ， 以保證電源具有較高的效率 。抑制啟動浪涌電流最簡單的辦法是在整流橋的直流側和濾波電容之間串聯具有負溫度系數的熱敏電阻 。對于極性相反 ， 串接在電源內的差模干擾信號 ， Lc產生的阻抗為零 ， 則由 Cd Ld 組成低通濾波器來抑制干擾信號 。 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 ， 其兩組線圈的匝數相等 ， 繞向相反 。 所謂共模干擾信號 ， 通常是指與電源電壓并聯且極性相同的干擾信號 。 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 。 為了防止開關電源產生的噪聲進入電網或者防止電網的噪聲進入開關電源內部 ， 干擾開關電源的正常工作 ， 必須在開關電源的輸入端施加 EMI濾波器 ， 有時又稱此濾波器為電源濾波器 ， 用于濾除電源輸入輸出中的高頻噪聲 （ 150 kHz～ 30 MHz） 。 ， 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 。 開關管 V V V3和 V4的集電極與發(fā)射極之間反接有箝位二極管 VD VD VD3和 VD4， 由于這些箝位二極管的作用 ，當開關管從導通到截止時 ， 變壓器初級磁化電流的能量以及漏感儲能引起的尖峰電壓的最高值不會超過電源電壓 Ui，同時還可將磁化電流的能量反饋給電源 ， 從而提高整機的效率 。 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 ， 實現全波整流 。 當 ug1和ug4為低電平 ， ug2與 ug3為高電平時 ， 開關管 V2和 V3導通 ，V V4關斷 ， 變壓器原邊電壓為 uV1＝ Ui。 圖 86 全橋變換電路 ＋uV1TVD5VD6LC＋－Uoug3V3VD3ug4V4VD4－＋－