附件3现代电力电子开关电源技术4 ac

第四章 斩控式AC-DC变换器★自20世纪20年代：旋转变流机组静止离子整流器静止半导体整流器AC-DC电网DC-ACDC-DC低频相控高频PWMiiu0Cu

t12

uiii1

1

max

30

PFmin

0.5

~

0.6无法显示该图片。

111相控整流的缺点设：u

U

sin

tii

In

sin(n

t

1

)n

1

cos

n

21

n

1IU

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1

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S

P

/

S

PF

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P

21I2nI

2II1

THF

I1

1

n

2

I

/

1★网侧功率因数低：在电流连续，忽略换相重叠条件下：cos

1

cos

即使不可控整流：相位控制降低了网侧功率因数电流谐波降低了网侧功率因数相控整流的缺点（单相）★网侧功率因数低：无法显示该图片。相控整流的缺点（单相）★网侧功率因数低：无法显示该图片。iLiD1iD3iLuo相控整流的缺点（三相）★网侧功率因数低：无法显示该图片。uoiC1iA相控整流的缺点（三相）★网侧功率因数低：L=0L=150uH★换相重叠引起的波形畸变★失控时间限制了调节速度相控整流的缺点★双向能量变换；理想AC-DC变换★网侧电压、电流无畸变，且同相（PPFC/APFC)；★负载侧电压、电流无纹波；★输出电压调节速度快；PFC---Power

FactorCorreetion斩控式整流电路的分类8、按PFC方式：APFC1、按电路结构：桥式电路、非桥式电路2、按电网相数：单相电路、三相电路3、按输出滤波：电流型电路、电压型电路4、按功率器件：全控型电路、混合型电路5、按隔离性能：非隔离型电路（直耦型）、隔离型电路（磁耦型）6、按工作范围：单象限电路、多象限电路7、按开关方式：硬开关电路、软开关电路无源校正电路(PPFC)按变换级数：单级电路、多级电路按电流模式：CCM电路、DCM电路按输入滤波：电感输入、电容输入按开关频率：恒频电路、变频电路AC/DCUouiiiioZoouiiitotIoUoio§4-1

电压型单相整流电路理想模型ui

ii

Uoioo

ooiM

iMoUoUi

IiUU

I

i

2

I

I

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2

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P

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Io

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Io

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2

t)iiuiduL

DCRuLuS

iSiL

ioSiCIoUoCRoUio

0IoLduLiCRoUIoLudoLi

ioffon§4-2

电压型单相单管整流电路APFC-SPWM-Boost

Converter工作原理设:CCM、C足够大

diL

UiM

sin

t

0dt

LIo

iCdt

LiL

ii

io

iC

Io

0

diL

UiM

sin

t

Uoud

UiM

sin

t

u

US

onS

off

uu

d

odLBoost

Converteru

uMttttttSuUouduLiLiSioiiiii1ioUoIio1ioLuLiu

uM§4-2

APFC-SPWM-Boost

ConverteriiiuduL

DCRuLuS

iSiL

ioSiCIooU工作原理ud

DTS

(ud

Uo

)(1

D)TS

0ud

D

Uo

ud

DUo

ud

Do0

Uo

ud

DUUoUoD

Uo

ud

1

UiM

sin

tSPWM§4-2

APFC-SPWM-Boost

Converter输出电流分析iiiuduLDSCRiLuLSSu

iioiCIooUC设:

C足够大，

i

全流入L足够大，iL无谐波则:

IiM

sin

tiL

iiS

onS

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L

iMio

i

I

sin

t

0iooiSTDTS平均值模型

STiMSoSoi

dt

T001i

1

(1

D)TS

Isin

t

d

t

T在TS内，近似将io看作恒值，即：io

IiM

sin

t

const

TS则:UoIiUiUoiMosin

t2

Io

(1

cos

2

t)(1

cos

2

t)sin

t

IiM

UiMi

(1

D)IUoUoD

Uo

ud

1

UiM

sin

t≈APFC§4-2

APFC-SPWM-Boost

Converter参数选择SLf

Sif

S

Mi

i1M

2U

2

f

L

II

L

2U

Lf

S2

f

S

i

Ii1ML

?tiiiiii1要求输入电流纹波系数

i

5%

Max

0.4UL1据SPWM分析，当调制比k

U

MM

/U

0.78时，U

Lf

S设网侧PF=1，且变换无损iU2PoIi1M

2Ii1

U

LfSIi1

M

toIC0

u

1

o

2

Csin

2

t(i0

Io

)dt

C

Io

uo(

P

P

)要求输出电压纹波系数

u

2%uooIo

CU

uo(

P

P

)UIo

uUoC

C

?iotIoio1io§4-2

APFC-SPWM-Boost

Converter变换控制★跟踪输入电流，正弦＋同相＝PFC平均电流控制法电流滞环控制法电流峰值控制法★输出电压调节：Uc×uM→k→D

→Uou

uMtu

uM★专用控制芯片：Unitrade公司UC3854§4-3

倍压与倍流整流电路1、倍压整流电路的工作原理倍压整流电路的实质是电荷泵。最初由于核技术发展需要更高的电压来模拟人工核反应，于是在1932年由Coccroft和Walton提出了倍压电路，通常称为C-W电路。从不同位置输出，可获得不同Um倍数的输出电压。通常称每2倍为一阶，用n表示1、倍压整流电路的工作原理如果希望输出电压极性不同，可将所有的二极管反向。RxC1CxC1D2D1UT2UmU0IdRxC2C2C1D4CxTC1D3D2D1U4UmU0Id★电路1优点：是每个电容、二极管上的电压不会超过2Um，所以可以选用耐压较低的电容。缺点：电容是串联放电，纹波大。★电路2优点：纹波小。缺点：电容的耐压高，随着N的增大，电容的电压应力随之增加。图中最后一个电容的电压达到了6Um。★电路3－－电路1的改进优点：是纹波比电路1小很多，电容电压应力不超过2U。缺点：电路复杂。2、倍压整流电路的结构三种6倍压整流电路Uo

2nUm

U6

fCIo(4n3

3n2

2n)

U

oomuU

4

fCu

n(n

1)Io

双倍压整流：电压跌落：电压纹波：Uo

(2n

1)Um

U

U

Io

[n2

1

(2n2

2n

1)

1

(4n3

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2

6Uo

fC

4

2uom

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1)Io

(

n

1

)u

电压跌落：电压纹波：单倍压整流：★减小电压跌落的途径增加电容容量降低倍数，加大Um提高电源频率3、高阶倍压整流的主要问题负载能力很差。

适用于高压＋小电流＋低电压纹波要求的电路。4、倍流整流电路的工作原理★低压＋大电流＋隔离iL≈2ii

倍流电容大，Uo恒定+USM-USM0uS=RON=

mΩ5、同步整流Synchronous