主电路拓扑结构ppt课件.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 Vo DVd 这里D ton Ts 2 Boost 升压 Vo Vd 1 D 2 3 Buck Boost 4 Cuk VoD Vd1 D VoD Vd1 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 C k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 Vo Vd D Vo VdN1 N2D 考虑变压器磁通复位的实际电路 BBS BROH 8 2 反激变换器 Buck Boost电路演变而来 Vo N2D VdN11 D VoD Vd1 D 9 3 半桥变换器 4 全桥变换器 Vo VdN1 N2D Vo VdN1 2N2D 10 5 推挽变换器 Vo VdN1 2N2D 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 fs m 1 a时 22 aa 基波 Vo1 k ma Vdma 22 0 354ma k ma ma 2 0 707ma 3m 0 612m 方波控制 a k m 2 0 4522 0 96 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 ss1 s1 sss SVI I VIcos I PF Pav cos s 取决于 位移因数cos 1Is1 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Is1 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us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Ld上进行储能 开关关断后电源us和电感Ld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is为正弦且与电源电压us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us频率相同的SPWM波uAB 其相位决定了is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 UL URa 整流运行 UA IsU s b 逆变运行 Us UR UA I s U L c 无功补偿运行 U s U R UA Is 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 CVCF UPS 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 AC DC AC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