电力电子-陈坚第9章

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1、第9章多级开关电路组合型交流、直流电源9多级开关电路组合型交流、直流电源引言9.1AC/DC-DC/AC变压、变频电源VVVF9.2AC/DC-DC/AC恒压、恒频不间断电源UPS9.3晶闸管相控整流-有源逆变的直流输电系统9.4具有中间交流环节的直流电源*9.5移相全桥零电压开关DC/AC-AC/DC变换器9.6交流电源、直流负载时电力电子变换系统方案比较小结直流-直流电压变换四类基本型变换器直流-交流逆变交流-直流整流交流-交流电压、频率变换实际应用中将2个甚至3个基本变换电路先后组合，构成多级开关电路组合型变压或变频电源

2、。例如图9.1引言9.1AC/DC-DC/AC变压、变频电源图9.1(a)，异步电动机：变速传动要求VVVF电源，且V1、f1能协调控制，如令V1/f1比值不变，使φm不变，9.1AC/DC-DC/AC变压、变频电源（续1）SR-PI型速度调节器不同的控制策略，要求有不同的V/f函数关系。前级AC/DC常采用不控整流，当然也可以采用相控整流，或采用高频整流。9.1AC/DC-DC/AC变压、变频电源（续2）交流异步电动机、交流同步电动机、交流绕线转子异步电动机调速图5.32交流绕线转子异步电动机串级调速9.2AC/DC-DC/AC

3、恒压恒频(CVCF)9.2.1典型在线双变换式UPS9.2.2典型后备式UPS9.2.3在线互动式UPS不间断电源UPS（UninterruptiblePowerSupply）9.2.1典型在线双变换式UPS由整流和逆变两级变换器构成可以将质量不好的交流市电（电压波动大，电压波形非正弦，频率稳定度不够等）转换成恒压、恒频正弦波交流电压。适用于重要的交流负载正常时，市电经整流、逆变向负载供电异常负载供电分类：热后备式冷后备式正常时，市电直接向负载供电异常时，蓄电池经逆变器向负载供电供电质量不如在线双变换式UPS9.2.2典型后备式U

4、PS9.2.3在线互动式UPS通常交流电源vS不是额定值，且有谐波电压，但希望is仅有基波分量且cosφ=1；负载非线性，有谐波电流，要求不停电，有额定正弦电压VR。令并联变流器II输出iLh+iLQ及部分iLP，输出额定正弦电压VR;令串联变流器I输出vsh及基波补偿电压(VS1-VR)（容量15~20%）;使电源仅输出基波有功电流cosφ=1、负载仅含基波电压且vL=vR。9.3晶闸管相控整流—有源逆变的直流输电系统末端有源逆变首端相控整流逆变角远距离直流输电优点：相同的高压和导线截面，输出极限功率大（无电抗压降，无稳定性问题

5、），传送相同的功率时ΔP小，ΔV小线路投资低9.3晶闸管相控整流-有源逆变的直流输电系统9.4具有中间交流环节(DC/AC-AC/DC）的直流电源9.4.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源9.4.2全桥型DC/AC-AC/DC直流电源9.4.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源前级DC/AC半桥高频逆变，经高频变压后，再经二极管全波整流。正半周DTS期间T1通态，负半周DTS期间T2通态。图9.6(a)(b)(c)(d)占空比：0

6、周T1导电时，iD3=iL线性上升，随后期间i1=0，iL由D3、D4分流。在负半周T2导电时，iD4=iL线性上升，随后期间i1=0，iL由D3、D4分流。图9.6(a)(d)(e)(f)T1on≠T2on时C1、C2充、放电时间不等，使VC1≠VC2，正半波，增量负半波，增量绕组N1的外加电压:9.4.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源9.4.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源稳态工作时，一个开关周期Ts中，Δφ1＋Δφ2=0故有T1on期间C1放电，C2充电，T2on期间C2放电，C1充电。若T1on

7、1放电时间短，充电时间长。最初VC1=VC2，经过几个周期将使VC1高于VC2，直到VC1T1on=VC2T2on达到平衡，VC1、VC2平均值固定不变。物理上，一个开关周期Ts中，N1上外加电压直流分量等于0（正负面积相等），直流电流为0，无直流磁化电流。9.4.1半桥型DC/AC-AC/DC直流电源指vAB在一个周期中无直流电压，不会在N1中产生直流电流偏磁，无直流磁化。9.4.2全桥型DC/AC-AC/DC直流电源图(b)：正半周Ton期间，T1、T4同时导通，D5、D8导通负半周Ton期间，T2、T3同时导通，D6、D7

8、导通直流输出9.4.2全桥型DC/AC-AC/DC直流电源若T1on≠T2on则VAB中有直流分量，变压器直流偏磁。加隔直电容C使VAB中的直流分量落在C上（f=0，XC=∞），则N1上只有交流电压分量，变压器无直流磁化。9.5移相全桥零电压开关