主电路拓扑结构演示幻灯片.ppt

,*,*,主电路的拓扑结构与控制方式,基本构成：,四类基本电路,AC/DC,整流,DC/DC,斩波,DC/AC,逆变,AC/AC,周波变换，交流调压或调功控制,1,DC/DC,：,基本直流变换电路：,1,）,Buck,（降压）：,V,o,DV,d,这里,D,t,on,/,T,s,2,）,Boost,（升压）：,V,o,V,d,/(1,D,),2,3,）,Buck,Boost:,4,）,Cuk,：,V,o,D,V,d,1,D,V,o,D,V,d,1,D,3,5,）全桥变换器四象限工作,4,6,）,各种 DC-DC 变换器的比较,功率传输,Buck,Boost,Buck-Boost,Ck,变换器中功率的传递方向只能为单向传输 全桥变换器功率输出电压和电流均正可负，可以双向传输功率,器件的利用率,对非隔离的 DC-DC 变换器,从 提高器件的利用率来考虑应采 用简单的 Buck 或 Boost 电 路，有利于降低成本和提高效率,5,带隔离的变换器,要求输出与输入隔离或输出与输入电压之比远小于或远大于,1,6,要求有多个输出：,7,1,）正激变换器（,Buck,电路演变而来）,V,o,V,d,D,V,o,V,d,N,1,N,2,D,考虑变压器磁通复位的实际电路：,B,B,S,B,R,O,H,8,2,）反激变换器（,Buck,Boost,电路演变而来）,V,o,N,2,D,V,d,N,1,1,D,V,o,D,V,d,1,D,9,3,）半桥变换器,4,）全桥变换器,V,o,V,d,N,1,N,2,D,V,o,V,d,N,1,2,N,2,D,10,5,）推挽变换器,V,o,V,d,N,1,2,N,2,D,11,DC/AC,：,PWM,单相（三相）逆变器，方波逆变器,1,）半桥逆变电路,2,）全桥逆变电路,12,3,）三相逆变电路,13,控制方式：,SPWM,：,幅值调制比,tri,control,a,m,V,V,频率调制比,1,f,m,f,f,s,m,1,a,时,22,aa,基波：,V,o,1,k,(,m,a,),V,d,m,a,/22,0.354,m,a,k,(,m,a,),m,a,/2,0.707,m,a,3,m,0.612,m,方波控制：,a,k,(,m,),2/,0.45,22/,0.9,6/,0.7797,半桥逆变电路,全桥逆变电路,三相逆变电路,半桥逆变电路,全桥逆变电路,三相逆变电路,14,在输入输出需要隔离，或输出电压与输入电压相差很大时需要插入 变压器：,单级逆变器,内高频环逆变器：,采用内高频环节可以在内高频环节采用较高的工 作频率，从而减小变压器和滤波电感、电容的体积,15,AC/DC,：,1,）单相或三相全桥,16,2,）带,PFC,的高频整流电路 功率因数：,1,1,ss,1,s,1,sss,SV I,I,V I,cos,I,PF,P,av,cos,s,取决于：位移因数,cos,1,I,s,1,s,和谐波含量,I,二极管整流电路：,位移因数,cos,1,接近,1,，,但输入电流中谐波分量很大,I,s,1,I,较小,晶闸管相控整流：,除输入电流谐波较大外，,位移因数,cos,1,cos,17,加入 Boost 电路后，电源,u,s,不,管处于任何相位，只要开关导 通，交流电源就有电流流过在 电感,L,d,上进行储能，开关关断 后电源,u,s,和电感,L,d,中储存的能 量一起通过二极管向滤波电容 充电和负载提供负载电流。只 要控制好开关，可以使电源电 流,i,s,为正弦且与电源电压,u,s,同 相位，基本达到单位功率因数 的水平。,18,3,）,PWM,整流电路,采用,SPWM,控制，使交流输出端 形成一个与,u,s,频率相同的,SPWM,波,u,AB,，其相位决定了,i,s,的相位，也决定了该电路的工作象限和应 用情况。,PWM,整流电路其交、直流侧电压，网侧电流和功率因数均可控，因此其应用范围极为广阔，该技术可用于高功率因数整流器、静止 无功补偿器（,SVC,）、有源电力滤波器（,APF,）等领域。,U,L,U,R,a),整流运行,U,A,I,s,U,s,b),逆变运行,U,s,U,R,U,A,I,s,U,L,c),无功补偿运行,U,s,U,R,U,A,I,s,U,L,19,AC/AC,：功率控制器，电压控制器，周波变换器 间接,AC/AC,变流电路：,AC,DC,AC,结构,主要应用：,VVVF交流变频调速器,交流调速传动系统：交流电动机结构简单，可靠性高维护成本低；控制精度高，响应快速。采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高 的，具有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种方式。,20,CVCFUPS,市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再逆变为50Hz 恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流器输出给蓄电池充电，保证蓄 电池的电量充足。此时负载可得到的高质量的交流电压，具有稳压、稳频 性能，也称为稳压稳频电源。市电异常乃至停电时，蓄电池的直流电经逆 变器变换为恒频恒压交流电继续向负载供电，供电时间取决于蓄电池容量 的大小。,21,ACDCAC主电路拓扑结构：根据电路工作象限的要求进行选择,不具有电能反馈能力，如果 负载为电动机会有电能反馈到 中间电容，使电容电压升高。,电阻耗能电路，当电容电压升,到一定值，使,Vo,导通，将反馈能,量消耗在Ro上,整流和逆变均为PWM控制的电,压型间接交流变流电路。能量可 双向流动。输入输出电流均为正 弦波，输入功率因数高，且可实 现电动机四象限运行。,22,系统控制方式：,逆变电路的方波控制：自身无调压功能，须借助于直流电压调整或 移相控制方式进行输出电压控制,逆变与直流变换器的PWM控制：目前应用最多的控制方式，其兼具,输出电压和频率控制的功能，控制的灵敏性得到提高，同时在输出 电压的频谱特性也大幅提高,可控整流电路的相位控制方式：技术成熟、价格低廉且可靠性高，但其网侧功率因数低，谐波含量高，对电网污染较大 PWM整流控制：上述相控整流所带来的问题都可以迎刃而解 PWM 控 制 技 术 的 不 断 进 化：PWM,SPWM,SVPWM SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）：直流电压利用效率 高、开关次数少和易于实现全数字化,23,