第八章 电力电子装置.ppt

第八章电力电子装置
开关电源
有源功率因数校正
不间断电源(UPS)
静止无功补偿装置
变频调速装置
电力电子系统可靠性概述
开关电源的工作原理

指起电压调整功能的器件始终工作在线性放大区的直流稳压电源。
稳压电源:通常分为线性稳压电源和开关稳压电源。
简称开关电源(Switching Power Supply),指起电压调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电源。
1、线性稳压电源:
2、开关稳压电源:

1、线性稳压电源:
优点:优良的纹波及动态响应特性;
缺点:(1)输入采用50Hz工频变压器,体积庞大;
(2)电压调整器件工作在线性放大区内,损耗大,效率低;
(3) 过载能力差。
线性稳压电源方框图
开关电源的工作原理

2、开关电源:
50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁干扰电源滤波器,直接整流滤波,然后再将滤波后的直流电压经变换电路变换为数十或数百kHz的高频方波或准方波电压,通过高频变压器隔离并降压(或升压)后,再经高频整流、滤波电路,最后输出直流电压。通过取样、比较、放大及控制、驱动电路,控制变换器中功率开关管的占空比,便能得到稳定的输出电压。
开关电源原理框图
工作原理:
开关电源的工作原理

开关电源原理框图
开关管占空比定义为:D=Ton/Ts;
其中Ts为开关管的开关周期,Ton为一个周期内导通用时间。
两种改变占空比的控制方式:
1)脉冲宽度调制控制(PWM)
开关电源的工作原理
2、开关电源:
2)脉冲频率调制控制(PFM)

PWM控制方式
1) 脉冲宽度控制:
保持开关频率(开关周期Ts)不变,通过改变Ton来改变
占空比 D,从而达到改变输出电压的目的。
如果占空比D越大,则经滤波
后的输出电压也就越高。
保持导通时间Ton不变,通过改变开关频率(即开关周期)
而达到改变占空比的目的。
工作频率不固定,造成滤波器设计困难。
开关电源的工作原理
2)脉冲频率控制:

开关电源优点:
(1)功耗小、效率高。
(2)体积小、重量轻。
(3)稳压范围宽。
(4)电路形式灵活多样。
开关电源缺点:
主要是存在开关噪声干扰。
开关电源的工作原理

开关电源的应用
1、开关电源的应用
直流操作电源电路原理图
主电路采用半桥变换电路,额定输出直流电压为220V,输出电流为10A。

2、各功能块的具体电路简介:
(1) 交流进线滤波器
交流进线EMI滤波器
该滤波器能同时抑制共模和差模干扰信号。
电路结构: Cc1、2构成的低通滤波器用来抑制共模干扰信号,其中Lc称为共模电感,其两组线圈匝数相等,但绕向相反,对差模信号的阻抗为零,而对
共模信号产生很大的阻抗。
Cd1、Ld和Cd2构成的低通滤波器
则用来抑制差模干扰信号。
开关电源的应用
作用:防止开关电源产生的噪声进入电网,或者防止电网的噪声进入开关电源内部,干扰开关电源的正常工作。

(2) 启动浪涌电流抑制电路
小功率电源:在整流桥的直流侧和滤波电容之间串联具有负温度系数的热敏电阻。
大功率电路:将上述热敏电阻换成普通电阻,同时在电阻的两端并接晶闸管开关。
(3) 输出整流电路
小功率电源通常采用半波整流电路,而对于大功率电源则采用全波或桥式整流电路。
开关电源的应用
启动浪涌电流抑制电路
限流电阻
启动浪涌电流抑制电路
输出整流电路
半波整流