电力电子技术第五版课件第10章 电力电子技术的应用.ppt

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1、第10章电力电子技术的应用10.1晶闸管直流电动机系统10.2变频器和交流调速系统10.3不间断电源10.4开关电源10.5功率因数校正技术10.6电力电子技术在电力系统中的应用10.7电力电子技术的其他应用本章小结10.3不间断电源■不间断电源（UninterruptiblePowerSupply—UPS）是当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置。■广义地说，UPS包括输出为直流和输出为交流两种情况，目前通常是指输出为交流的情况UPS是恒压恒频（CVCF）电源中的主要产品之一，广

2、泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。图10-15UPS基本结构原理图■UPS的结构原理◆图10-15给出了UPS最基本的结构原理☞基本工作原理是，当市电正常时，由市电供电，当市电异常乃至停电时，由蓄电池向逆变器供电，因此从负载侧看，供电不受市电停电的影响；在市电正常时，负载也可以由逆变器供电，此时负载得到的交流电压比市电电压质量高，即使市电发生质量问题（如电压波动、频率波动、波形畸变和瞬时停电等）时，也能获得正常的恒压恒频的正弦波交流输出，并且具有稳压、稳频的性能，因此也称为稳压稳频电源。210.3不间断电源图10-16具有旁路开关的U

3、PS系统图10-17用柴油发电机作为后备电源的UPS◆为保证市电异常或逆变器故障时负载供电的切换，实际的UPS产品中多数都设置了旁路开关，如图10-16所示，市电与逆变器提供的CVCF电源由转换开关S切换；还需注意的是，在市电旁路电源与CVCF电源之间切换时，必须保证两个电压的相位一致，通常采用锁相同步的方法。◆在市电断电时由于由蓄电池提供电能，供电时间取决于蓄电池容量的大小，有很大的局限性，为了保证长时间不间断供电，可采用柴油发电机（简称油机）作为后备电源，如图10-17所示，蓄电池只需作为市电与油机之间的过渡，容量可以比较小。310.3不间断电源图

4、10-18小容量UPS主电路图10-19大功率UPS主电路■UPS的主电路结构◆容量较小的UPS主电路☞整流部分使用二极管整流器和直流斩波器（用作PFC），可获得较高的交流输入功率因数。☞由于逆变器部分使用IGBT并采用PWM控制，可获得良好的控制性能。◆使用GTO的大容量UPS主电路☞逆变器部分采用PWM控制，具有调节电压和改善波形的功能。☞为减少GTO的开关损耗，采用较低的开关频率。☞输出电压中所含的最低次谐波为11次，从而使交流滤波器小型化。410.4开关电源10.4.1开关电源的结构10.4.2开关电源的控制方式10.4.3开关电源的应用510

5、.4开关电源·引言■在各种电子设备中，需要多路不同电压供电，如数字电路需要5V、3.3V、2.5V等，模拟电路需要±12V、±15V等，这就需要专门设计电源装置来提供这些电压，通常要求电源装置能达到一定的稳压精度，还要能够提供足够大的电流。■线性电源和开关电源◆图10-20所示为线性电源，先用工频变压器降压，然后经过整流滤波后，由线性调压得到稳定的输出电压。◆图10-21所示为开关电源，先整流滤波、后经高频逆变得到高频交流电压，然后由高频变压器降压、再整流滤波。◆开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此已经基本取代了线型电源，成为电子设

6、备供电的主要电源形式。图10-20线性电源的基本电路结构图10-21半桥型开关电源电路结构610.4.1开关电源的结构图10-22开关电源的能量变换过程■交流输入的开关电源◆交流输入、直流输出的开关电源将交流电转换为直流电。◆整流电路普遍采用二极管构成的桥式电路，直流侧采用大电容滤波，较为先进的开关电源采用有源的功率因数校正(PowerFactorCorrection-PFC)电路。◆高频逆变－变压器－高频整流电路是开关电源的核心部分，具体的电路采用的是隔离型直流直流变流电路。◆高性能开关电源中普遍采用了软开关技术。◆可以采用给高频变压器设计多个二次侧

7、绕组的方法来实现不同电压的多组输出，而且这些不同的输出之间是相互隔离的，但是仅能选择1路作为输出电压反馈，因此也就只有这1路的电压的稳压精度较高，其它路的稳压精度都较低，而且其中1路的负载变化时，其它路的电压也会跟着变化。图10-23多路输出的整流电路710.4.1开关电源的结构■直流输入的开关电源◆也称为直流－直流变换器(DC-DCConverter)，分为隔离型和非隔离型，隔离型多采用反激、正激、半桥等隔离型电路，而非隔离型采用Buck、Boost、Buck-Boost等电路。◆负载点稳压器(POL-PointOftheLoadregulator)

8、☞仅仅为1个专门的元件（通常是一个大规模集成电路芯片）供电的直流－直流变换器。☞计算机主板上给