《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,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),3）BuckBoost:,4）Cuk：,VoD,Vd1 D,VoD,Vd1 D,5）全桥变换器四象限工作,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,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,要求有多个输出：,1）正激变换器（Buck电路演变而来）,Vo,Vd,D,Vo,VdN1,N2 D,考虑变压器磁通复位的实际电路：BB S,B ROH,2）反激变换器（BuckBoost电路演变而来）,Vo N2D,VdN1 1 D,VoD,Vd1 D,3）半桥变换器,4）全桥变换器,Vo,VdN1,N2 D,Vo,VdN1,2 N2 D,5）推挽变换器,Vo,VdN1,2 N2 D,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,3）三相逆变电路,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,3 m 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,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,AC/DC：1）单相或三相全桥,2）带PFC的高频整流电路 功率因数：,1,1,ss1,s1,sss,SV I,I,V IcosI,PF Pav,cos,s,取决于：位移因数cos1Is1,s,和谐波含量 I二极管整流电路：位移因数cos1 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cos1 cos,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。,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,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：ACDCAC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。,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。,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。,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,
