柔性电力技术第2章电力变换电路与控制.pptx

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1、第2章电力变换电路与控制主讲：张丽霞中国石油大学信息与控制工程学院电力变换通常由电力电子电路实现，可分为四大类:交流变直流AC/DC直流变直流DC/DC直流变交流DC/AC交流变交流AC/AC本章重点：四类变换的典型电路及其控制方法2.1交流-直流变换电路2.1.1单相可控整流电路单相半波可控整流电路及波形带阻感负载的单相半波可控整流电路及波形比带电阻负载时平均值减小单相桥式全控整流电路带阻感负载时的电路及波形当负载为蓄电池、直流电动机的电枢2.1.2三相可控整流电路开关导通情况依次为：三相桥式全控整流电路原理

2、图三相桥式全控整流电路带阻感负载α=0时的波形为变压器二次侧线电压的有效值2.1.3三相桥整流电路的有源逆变工作状态三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形2.1.4整流电路的功率因数和谐波(2)三相桥式全控整流电路通常电力系统中装设的并联补偿电容器，可对相移功率因数DPF进行校正，但畸变所引起的功率因数降低则只能通过减小谐波含有率得到改善。2.1.5交流电感对换相的影响由于换相的影响，交流侧电流波形将发生变化，这会对功率因数以及注入交流系统的谐波电流产生影响。2.1.6双三相桥式整流电路变压器接线方式不

3、同时电网侧电流波形将上述两组不同的变压器组合起来，其电网侧的总电流中将不再含有5、7、17、19等次数的谐波，而只含有12k±1次的特征谐波，即为12脉动整流，如图(c)所示，2.2直流-直流变换电路将一种幅值直流电压变换成另一幅值固定或大小可调的可控直流电压的过程称为直流-直流电压变换。由于这类变换的基本原理是利用开关器件对输入电压波形周期性地“斩切”，因此也常称为斩波器。主要内容：降压型(Buck)变换器、升压型(Boost)变换器升降压(Buck-Boost)变换器全桥直-直变换器DC/DC变换器的分类降

4、压变换器电路原理图连续电流下对应的波形(1)连续电流工作方式2.2.1降压型变换器2)电流临界连续工作方式(3)间断电流方式。由于应用场合不同，降压变换器有两种工作方式：①输入电压不变的间断电流工作方式：当降压变换器应用于直流电机调速时，输入电压保持不变，而输出电压通过调节占空比来控制。②输出电压不变的间断电流工作方式。在许多应用场合，如直流开关电源，则需要保持输出电压不变，而输入电压由于电网的波动会有所变化，通过调节占空比保持输出电压。(4)选择合适的低通滤波器截止频率，使，可大大减少输出电压纹波。2.2.2

5、升压型变换器升压变换器电路结构如图所示，它主要用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。升压变换器电路原理2.2.3升降压型变换器主要应用于要求相对输入电压的公共端为负极性、输出电压可高于或低于输入电压的直流稳压电源升降压变换器电路原理2.2.4全桥直-直变换器上图为全桥开关型变换器电路图，主要应用于：(1)直-直(幅值极性)变换，用于直流电机的驱动。(2)直-交(正弦波形)变换，用于单相交流不间断电源。(3)直-交(中高频率)变换，用于变压器隔离式直流开关电源等。全桥直一直换流器电路单极性电压开关脉宽调制方式双极

6、性电压开关脉宽调制方式思考：逆变；有源逆变；无源逆变。2.3直流一交流变换电路电压源逆变器电流源逆变器四象限工作情况反并联二极管逆变器输出瞬时电压和电流曲线无论逆变器输出是方波还是正弦，在负载为感性或容性负载时，其输出电压滞后或超前电流。因此，在任意时刻（除阻性负载）其输出功率的瞬时值有正有负。正的输出功率表明逆变器输出功率，即能量从逆变器输入向负载传输；负的输出功率表明逆变器工作于整流状态，从负载向逆变器反馈能量。因此逆变器必须能够工作在四个象限才能适应各种不同的负载情况。在第一象限，逆变器输出电压和电流均为

7、正，逆变器输出能量；在第三象限，逆变器输出电压和电流均为负，逆变器输出能量；即在1、4象限，逆变器工作在逆变状态。在第二象限，逆变器输出电压为负，电流为正，逆变器从负载向逆变器反馈能量；在第三象限，逆变器输出电压为正，电流为负，逆变器从负载向逆变器反馈能量。即在2、3象限，逆变器工作在整流状态。为了使逆变其能够在四个象限工作，功率开关管反并联一个二极管即可实现。逆变器波形指标1）谐波因子（HarmonicFactor）第n次谐波因子HFn定义为第n次谐波分量有效值同基波分量有效之值比，即2）总谐波（畸变）因子T

8、HD(Totalharmonicdistortionfactor)该参数表征了一个实际波形同基波分量的接近程度。输出为理想正弦波的THD为零。3）畸变因子（Distortionfactor）总谐波因子指示了总的谐波合量，但它并不能告诉我们每一个谐波分量的影响程度，畸变因子定义：对于第次谐波的畸变因子定义如下：逆变器单相逆变三相逆变方波脉宽调制方波脉宽调制1、电路结构及原理(1)相半桥电