第10章电力电子技术的应用.ppt

第10章电力电子技术的应用
晶闸管直流电动机系统
变频器和交流调速系统
不间断电源
开关电源
功率因数校正技术
电力电子技术在电力系统中的应用
电力电子技术的其他应用
本章小结
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不间断电源
■不间断电源(Uninterruptible Power Supply — UPS)是当交流输入电源****惯称为市电)发生异常或断电时,还能继续向负载供电,并能保证供电质量,使负载供电不受影响的装置。
■广义地说,UPS包括输出为直流和输出为交流两种情况,目前通常是指输出为交流的情况UPS是恒压恒频(CVCF)电源中的主要产品之一,广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。
图10-15 UPS基本结构原理图
■UPS的结构原理
◆图10-15给出了UPS最基本的结构原理
☞基本工作原理是,当市电正常时,由市电供电,当市电异常乃至停电时,由蓄电池向逆变器供电,因此从负载侧看,供电不受市电停电的影响;在市电正常时,负载也可以由逆变器供电,此时负载得到的交流电压比市电电压质量高,即使市电发生质量问题(如电压波动、频率波动、波形畸变和瞬时停电等)时,也能获得正常的恒压恒频的正弦波交流输出,并且具有稳压、稳频的性能,因此也称为稳压稳频电源。
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不间断电源
图10-16 具有旁路开关的UPS系统
图10-17 用柴油发电机作为后备电源的UPS
◆为保证市电异常或逆变器故障时负载供电的切换,实际的UPS产品中多数都设置了旁路开关,如图10-16所示,市电与逆变器提供的CVCF电源由转换开关S切换;还需注意的是,在市电旁路电源与CVCF电源之间切换时,必须保证两个电压的相位一致,通常采用锁相同步的方法。
◆在市电断电时由于由蓄电池提供电能,供电时间取决于蓄电池容量的大小,有很大的局限性,为了保证长时间不间断供电,可采用柴油发电机(简称油机)作为后备电源,如图10-17所示,蓄电池只需作为市电与油机之间的过渡,容量可以比较小。
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不间断电源
图10-18 小容量UPS主电路
图10-19 大功率UPS主电路
■UPS的主电路结构
◆容量较小的UPS主电路
☞整流部分使用二极管整流器和直流斩波器(用作PFC),可获得较高的交流输入功率因数。
☞由于逆变器部分使用IGBT并采用PWM控制,可获得良好的控制性能。
◆使用GTO的大容量UPS主电路
☞逆变器部分采用PWM控制,具有调节电压和改善波形的功能。
☞为减少GTO的开关损耗,采用较低的开关频率。
☞输出电压中所含的最低次谐波为11次,从而使交流滤波器小型化。
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开关电源
开关电源的结构
开关电源的控制方式
开关电源的应用
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开关电源·引言
■在各种电子设备中,需要多路不同电压供电,如数字电路需要5V、、,模拟电路需要±12V、±15V等,这就需要专门设计电源装置来提供这些电压,通常要求电源装置能达到一定的稳压精度,还要能够提供足够大的电流。
■线性电源和开关电源
◆图10-20所示为线性电源,先用工频变压器降压,然后经过整流滤波后,由线性调压得到稳定的输出电压。
◆图10-21所示为开关电源,先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压,然后由高频变压器降压、再整流滤波。
◆开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源,因此已经基本取代了线型电源,成为电子设备供电的主要电源形式。
图10-20 线性电源的基本电路结构
图10-21 半桥型开关电源电路结构
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开关电源的结构
图10-22 开关电源的能量变换过程
■交流输入的开关电源
◆交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电。
◆整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路,直流侧采用大电容滤波,较为先进的开关电源采用有源的功率因数校正(Power Factor Correction - PFC)电路。
◆高频逆变-变压器-高频整流电路是开关电源的核心部分,具体的电路采用的是隔离型直流直流变流电路。
◆高性能开关电源中普遍采用了软开关技术。
◆可以采用给高频变压器设计多个二次侧绕组的方法来实现不同电压的多组输出,而且这些不同的输出之间是相互隔离的,但是仅能选择1路作为输出电压反馈,因此也就只有这1路的电压的稳压精度较高,其它路的稳压精度都较低,而且其中1路的负载变化时,其它路的电压也会跟着变化。
图10-23 多路输出的整流电路
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开关电源的结构
■直流输入的开关电源
◆也称为直流-直流变换器(DC-DC C