《電力電子技術(shù)》第四版第8章組合變流電路.ppt

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1、1 第8章組合變流電路 2 第8章 組合變流電路引言n基本的變流電路 第25章分別介紹的AC/DC、DC/DC、AC/AC和DC/AC四大類基本的變流電路 。n組合變流電路 將某幾種基本的變流電路組合起來，以實(shí)現(xiàn)一定的新功能，即構(gòu)成組合變流電路。n間接交流變流電路 先將交流電整流為直流電，再將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，是先整流后逆變的組合。 n間接直流變流電路 先將直流電逆變?yōu)榻涣麟?，再將交流電整流為直流電，是先逆變后整流的組合。 3 8.1 間接交流變流電路n間接交流變流電路由整流電路、中間直流電路和逆變電路構(gòu)成。n分為電壓型間接交流變流電路和電流型間接交流變流電路間接交流變流電路的逆變部分多采用

2、 PWM控制。 4 8.1 間接交流變流電路 5 8.1.1 間接交流變流電路原理n當(dāng)負(fù)載為電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常要求間接交流變流電路具有再生反饋電力的能力，要求輸出電壓的大小和頻率可調(diào)，此時(shí)該電路又名交直交變頻電路。不 能 再 生 反 饋 電 力 的 電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路 的 整 流 部 分采 用 的 是 不 可 控 整 流 ， 它 只 能 由 電 源 向 直 流 電 路 輸 送 功 率 ，而 不 能 反 饋 電 力 。 圖 中 逆 變 電 路 的 能 量 是 可 以 雙 向 流 動(dòng) 的 ，若 負(fù) 載 能 量 反 饋 到 中 間 直 流 電 路 ， 將 導(dǎo) 致 電 容 電 壓

3、升 高 ， 稱 為 泵 升 電 壓 。1） 電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路 圖 8-1 不 能 再 生 反 饋 的 電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路 6 8.1.1 間接交流變流電路原理使電路具備再生反饋電力的能力的方法 ：帶 有 泵 升 電 壓 限 制 電 路 的 電 壓型 間 接 交 流 變 流 電 路 。 當(dāng) 泵 升 電 壓 超 過 一 定 數(shù) 值 時(shí) ，使 V0導(dǎo) 通 ， 把 從 負(fù) 載 反 饋 的 能 量消 耗 在 R0上 。 圖 8 2 帶 有 泵 升 電 壓 限 制 電 路的 電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路利 用 可 控 變 流 器 實(shí) 現(xiàn) 再

4、生 反 饋 的電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路 。 當(dāng) 負(fù) 載 回 饋 能 量 時(shí) ， 可 控 變 流器 工 作 于 有 源 逆 變 狀 態(tài) ， 將 電 能 反 饋 回 電 網(wǎng) 。 圖 8 3 利 用 可 控 變 流 器 實(shí) 現(xiàn) 再 生反 饋 的 電 壓 型 間 接 交 流 變 流 電 路 7 8.1.1 間接交流變流電路原理整流和逆變均為PWM控制的電壓型間接交流變流電路。 整流和逆變電路的構(gòu)成完全相同，均采用PWM控制，能量可雙向流動(dòng)。輸入輸出電流均為正弦波，輸入功率因數(shù)高，且可實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)四象限運(yùn)行。圖 8 4 整 流 和 逆 變 均 為 PWM控 制的 電 壓 型 間 接 交

5、流 變 流 電 路 8 8.1.1 間接交流變流電路原理2）電流型間接交流變流電路整 流 電 路 為 不 可 控 的 二 極 管整 流 時(shí) ， 電 路 不 能 將 負(fù) 載 側(cè)的 能 量 反 饋 到 電 源 側(cè) 。 圖 8-5 不 能 再 生 反 饋 電 力 的電 流 型 間 接 交 流 變 流 電 路 圖 8-6 采 用 可 控 整 流 的電 流 型 間 接 交 流 變 流 電 路為 使 電 路 具 備 再 生 反 饋 電力 的 能 力 ， 可 采 用 ：整 流 電 路 采 用 晶 閘 管 可控 整 流 電 路 。負(fù) 載 回 饋 能 量 時(shí) ， 可 控變 流 器 工 作 于 有 源 逆 變狀

6、態(tài) ， 使 中 間 直 流 電 壓反 極 性 。 9 8.1.1 間接交流變流電路原理 圖 8-8 整 流 和 逆 變 均 為 PWM控 制的 電 流 型 間 接 交 流 變 流 電 路圖 8-7 電 流 型 交 -直 -交 PWM變 頻 電 路 實(shí) 現(xiàn) 再 生 反 饋 的 電 路 圖負(fù) 載 為 三 相 異 步 電 動(dòng) 機(jī) ，適 用 于 較 大 容 量 的 場(chǎng) 合 。 10 8.1.2 交直交變頻器晶閘管直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)存在一些固有的缺點(diǎn)：(1) 受使用環(huán)境條件制約；(2) 需要定期維護(hù)；(3) 最高速度和容量受限制等。交流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)除了克服直流調(diào)速傳動(dòng)系統(tǒng)的缺點(diǎn)外還具有：(1) 交流電動(dòng)

7、機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性高；(2) 節(jié)能；(3) 高精度，快速響應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。采用變頻調(diào)速方式時(shí)，無論電機(jī)轉(zhuǎn)速高低，轉(zhuǎn)差功率的消耗基本不變，系統(tǒng)效率是各種交流調(diào)速方式中最高的，具有顯著的節(jié)能效果，是交流調(diào)速傳動(dòng)應(yīng)用最多的一種方式。籠型異步電動(dòng)機(jī)的定子頻率控制方式，有：(1) 恒壓頻比(U/f)控制；(2) 轉(zhuǎn)差頻率控制；(3) 矢量控制；(4) 直接轉(zhuǎn)矩控制等。 11 8.1.2 交直交變頻器1）恒壓頻比控制為避免電動(dòng)機(jī)因頻率變化導(dǎo)致磁飽和而造成勵(lì)磁電流增大,引起功率因數(shù)和效率的降低，需對(duì)變頻器的電壓和頻率的比率進(jìn)行控制，使該比率保持恒定，即恒壓頻比控制，以維持氣隙磁通為額定值。恒壓頻比控制是比較簡(jiǎn)單，

8、被廣泛采用的控制方式。該方式被用于轉(zhuǎn)速開環(huán)的交流調(diào)速系統(tǒng)，適用于生產(chǎn)機(jī)械對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能要求不高的場(chǎng)合。 12 8.1.2 交直交變頻器轉(zhuǎn)速給定既作為調(diào)節(jié)加減速的頻率f 指令值，同時(shí)經(jīng)過適當(dāng)分壓，作為定子電壓U 1的指令值。該比例決定了U/f比值，可以保證壓頻比為恒定。在給定信號(hào)之后設(shè)置的給定積分器，將階躍給定信號(hào)轉(zhuǎn)換為按設(shè)定斜率逐漸變化的斜坡信號(hào)ugt，從而使電動(dòng)機(jī)的電壓和轉(zhuǎn)速都平緩地升高或降低，避免產(chǎn)生沖擊。圖 8-9 采 用 恒 壓 頻 比 控 制 的 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 框 圖 13 8.1.2 交直交變頻器給定積分器輸出的極性代表電機(jī)轉(zhuǎn)向，幅值代表輸出電壓、頻率。絕對(duì)值變

9、換器輸出u gt的絕對(duì)值uabs，電壓頻率控制環(huán)節(jié)根據(jù)uabs及ugt的極性得出電壓及頻率的指令信號(hào)，經(jīng)PWM生成環(huán)節(jié)形成控制逆變器的PWM信號(hào)，再經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制變頻器中IGBT的通斷，使變頻器輸出所需頻率、相序和大小的交流電壓，從而控制交流電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。圖 8-9 采 用 恒 壓 頻 比 控 制 的 變 頻 調(diào) 速 系 統(tǒng) 框 圖 14 8.1.2 交直交變頻器2）轉(zhuǎn)差頻率控制在穩(wěn)態(tài)情況下，當(dāng)穩(wěn)態(tài)氣隙磁通恒定時(shí)，異步電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩近似與轉(zhuǎn)差角頻率成正比。因此，控制ws就相當(dāng)于控制轉(zhuǎn)矩。采用轉(zhuǎn)速閉環(huán)的轉(zhuǎn)差頻率控制，使定子頻率w 1 = wr + ws ，則w 1隨實(shí)際轉(zhuǎn)速wr增加或減小，得到

10、平滑而穩(wěn)定的調(diào)速，保證了較高的調(diào)速范圍。轉(zhuǎn)差頻率控制方式可達(dá)到較好的靜態(tài)性能，但這種方法是基于穩(wěn)態(tài)模型的，得不到理想的動(dòng)態(tài)性能。 15 8.1.2 交直交變頻器3）矢量控制異步電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型是高階、非線性、強(qiáng)耦合的多變量系統(tǒng)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法達(dá)到理想的動(dòng)態(tài)性能。矢量控制方式基于異步電機(jī)的按轉(zhuǎn)子磁鏈定向的動(dòng)態(tài)模型，將定子電流分解為勵(lì)磁分量和與此垂直的轉(zhuǎn)矩分量，參照直流調(diào)速系統(tǒng)的控制方法，分別獨(dú)立地對(duì)兩個(gè)電流分量進(jìn)行控制，類似直流調(diào)速系統(tǒng)中的雙閉環(huán)控制方式?？刂葡到y(tǒng)較為復(fù)雜，但可獲得與直流電機(jī)調(diào)速相當(dāng)?shù)目刂菩阅堋?16 8.1.2 交直交變頻器4）直接轉(zhuǎn)矩控制直接轉(zhuǎn)矩控制方法同樣是基于動(dòng)態(tài)模型的

11、，其控制閉環(huán)中的內(nèi)環(huán)，直接采用了轉(zhuǎn)矩反饋，并采用砰砰控制，可以得到轉(zhuǎn)矩的快速動(dòng)態(tài)響應(yīng)。并且控制相對(duì)要簡(jiǎn)單許多。 17 8.1.3 恒壓恒頻(CVCF)電源n CVCF電源主要用作不間斷電源(UPS) 。 UPS -Uninterruptible Power Suppliesn UPS是指當(dāng)交流輸入電源（習(xí)慣稱為市電）發(fā)生異常或斷電時(shí)，還能繼續(xù)向負(fù)載供電，并能保證供電質(zhì)量，使負(fù)載供電不受影響的裝置。 n UPS廣泛應(yīng)用于各種對(duì)交流供電可靠性和供電質(zhì)量要求高的場(chǎng)合。 18 8.1.3 恒壓恒頻(CVCF)電源1）UPS基本工作原理: 圖 8-10 UPS基 本 結(jié) 構(gòu) 原 理 圖 市 電 正 常

12、時(shí) ， 由 市 電 供 電 ， 市 電 經(jīng) 整 流 器 整 流 為 直 流 ， 再逆 變 為 50Hz恒 頻 恒 壓 的 交 流 電 向 負(fù) 載 供 電 。 同 時(shí) ， 整 流 器輸 出 給 蓄 電 池 充 電 ， 保 證 蓄 電 池 的 電 量 充 足 。此 時(shí) 負(fù) 載 可 得 到 的 高 質(zhì) 量 的 交 流 電 壓 ， 具 有 穩(wěn) 壓 、 穩(wěn) 頻 性能 ， 也 稱 為 穩(wěn) 壓 穩(wěn) 頻 電 源 。市 電 異 常 乃 至 停 電 時(shí) ， 蓄 電 池 的 直 流 電 經(jīng) 逆 變 器 變 換 為 恒頻 恒 壓 交 流 電 繼 續(xù) 向 負(fù) 載 供 電 ， 供 電 時(shí) 間 取 決 于 蓄 電 池 容量

13、 的 大 小 。 19 8.1.3 恒壓恒頻(CVCF)電源 圖 8-12 具 有 旁 路 電 源 系 統(tǒng) 的 UPS 增 加 旁 路 電 源 系 統(tǒng) ，可 使 負(fù) 載 供 電 可 靠 性進(jìn) 一 步 提 高 。 圖 8-11 用 柴 油 發(fā) 電 機(jī) 作為 后 備 電 源 的 UPS 為 了 保 證 長(zhǎng) 時(shí) 間 不 間斷 供 電 ， 可 采 用 柴 油發(fā) 電 機(jī) （ 簡(jiǎn) 稱 油 機(jī) ）作 為 后 備 電 源 。 20 8.1.3 恒壓恒頻(CVCF)電源2）UPS主電路結(jié)構(gòu)圖 8-13 小 容 量 UPS主 電 路 小 容 量 的 UPS， 整 流 部分 使 用 二 極 管 整 流 器 和直 流

14、 斬 波 器 (PFC)， 可 獲得 較 高 的 交 流 輸 入 功 率因 數(shù) ， 逆 變 器 部 分 使 用IGBT并 采 用 PWM控 制 ，可 獲 得 良 好 的 控 制 性 能 。 圖 8-14 大 功 率 UPS主 電 路 大 容 量 UPS主 電 路 。 采用 PWM控 制 的 逆 變 器 開關(guān) 頻 率 較 低 ， 通 過 多 重化 聯(lián) 結(jié) 降 低 輸 出 電 壓 中的 諧 波 分 量 。 21 8.2 間接直流變流電路n采用這種結(jié)構(gòu)的變換原因：輸出端與輸入端需要隔離。某些應(yīng)用中需要相互隔離的多路輸出。輸出電壓與輸入電壓的比例遠(yuǎn)小于1或遠(yuǎn)大于1。交流環(huán)節(jié)采用較高的工作頻率，可以減小

15、變壓器和濾波電感、濾波電容的體積和重量。工作頻率高于20kHz這一人耳的聽 覺極限，可避免變壓器和電感產(chǎn)生噪音。變壓器整流電路濾波器直流交流交流脈動(dòng)直流直流逆變電路圖 8-15 間 接 直 流 變 流 電 路 的 結(jié) 構(gòu)間 接 直 流 變 流 電 路 ： 先 將 直 流 逆 變 為 交 流 ， 再 整 流為 直 流 電 ， 也 稱 為 直 -交 -直 電 路 。 22 8.2 間接直流變流電路 23 8.2.1 正激電路圖 8-16 正 激 電 路 的 原 理 圖 圖 8-17 正 激 電 路 的 理 想 化 波 形SuSiLiSO ttttUiOOO開 關(guān) S開 通 后 ， 變 壓 器 繞

16、組 W1兩 端 的 電 壓 為 上 正 下 負(fù) ， 與 其耦 合 的 W2繞 組 兩 端 的 電 壓 也 是上 正 下 負(fù) 。 因 此 VD1處 于 通 態(tài) ，VD2為 斷 態(tài) ， 電 感 L的 電 流 逐漸 增 長(zhǎng) ；S關(guān) 斷 后 ， 電 感 L通 過 VD2續(xù) 流 ，VD1關(guān) 斷 。 變 壓 器 的 勵(lì) 磁 電 流經(jīng) N3繞 組 和 VD3流 回 電 源 ， 所以 S關(guān) 斷 后 承 受 的 電 壓為 。iS UNNu )1( 31 1） 正 激 電 路 (Forward)的 工 作 過 程 24 8.2.1 正激電路 BRBSB HO圖 8-18 磁 心 復(fù) 位 過 程輸 出 電 壓 輸

17、出 濾 波 電感 電 流 連 續(xù)的 情 況 下輸 出 電 感 電流 不 連 續(xù) 時(shí) TtNNUU on12io i12o UNNU 2） 變 壓 器 的 磁 心 復(fù) 位 on31rst tNNt 開 關(guān) S開 通 后 ， 變 壓 器 的 激 磁 電 流由 零 開 始 ， 隨 時(shí) 間 線 性 的 增 長(zhǎng) ， 直到 S關(guān) 斷 。 為 防 止 變 壓 器 的 激 磁 電感 飽 和 ， 必 須 設(shè) 法 使 激 磁 電 流 在 S關(guān) 斷 后 到 下 一 次 再 開 通 的 時(shí) 間 內(nèi) 降回 零 ， 這 一 過 程 稱 為 變 壓 器 的 磁 心復(fù) 位 。變 壓 器 的 磁 心 復(fù) 位 時(shí) 間 為 25

18、8.2.2 反激電路1）工作過程： 圖 8-20 反 激 電 路 的 理 想 化 波 形 SuSiSiVD ton toff ttttUiOOOO圖 8-19 反 激 電 路 原 理 圖 S開 通 后 ， VD處 于 斷 態(tài) ，W1繞 組 的 電 流 線 性 增長(zhǎng) ， 電 感 儲(chǔ) 能 增 加 ；S關(guān) 斷 后 ， W1繞 組 的 電流 被 切 斷 ， 變 壓 器 中 的磁 場(chǎng) 能 量 通 過 W2繞 組和 VD向 輸 出 端 釋 放 。 26 8.2.2 反激電路2） 反 激 電 路 的 工 作 模 式 ：電 流 連 續(xù) 模 式 ： 當(dāng) S開 通 時(shí) ，W2繞 組 中 的 電 流 尚 未 下 降

19、 到零 。 輸 出 電 壓 關(guān) 系 ：電 流 斷 續(xù) 模 式 ： S開 通 前 ， W2繞 組 中 的 電 流 已 經(jīng) 下 降 到 零 。 輸 出 電 壓 高 于 式 （ 8-3） 的 計(jì)算 值 ， 并 隨 負(fù) 載 減 小 而 升 高 ，在 負(fù) 載 為 零 的 極 限 情 況下 ， ， 因 此 反 激 電 路不 應(yīng) 工 作 于 負(fù) 載 開 路 狀 態(tài) 。 offon12io ttNNUU oU (8-3) 圖 8-20 反 激 電 路 的 理 想 化 波 形 SuSiSiVD ton toff ttttUiOOOO圖 8-19 反 激 電 路 原 理 圖 27 8.2.3 半橋電路S1與S2交

20、替導(dǎo)通，使變壓器一次側(cè)形成幅值為Ui/2的交流電壓。改變開關(guān)的占空比，就可以改變二次側(cè)整流電壓ud的平均值，也就改變了輸出電壓Uo。S1導(dǎo)通時(shí)，二極管VD1處于通態(tài)，S2導(dǎo)通時(shí)，二極管VD2處于通態(tài);當(dāng)兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，變壓器繞組N1中的電流為零，VD 1和VD2都處于通態(tài)，各分擔(dān)一半的電流。S1或S2導(dǎo)通時(shí)電感L的電流逐漸上升，兩個(gè)開關(guān)都關(guān)斷時(shí)，電感L的電流逐漸下降。S1和S2斷態(tài)時(shí)承受的峰值電壓均為Ui。1） 工 作 過 程 圖 8-21 半 橋 電 路 原 理 圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2 tT tttttttton UiUiiL iLOOOOOOOO圖 8-22 半

21、 橋 電 路 的 理 想 化 波 形 28 8.2.3 半橋電路2）數(shù) 量 關(guān) 系由 于 電 容 的 隔 直 作 用 ， 半 橋 電 路 對(duì)由 于 兩 個(gè) 開 關(guān) 導(dǎo) 通 時(shí) 間 不 對(duì) 稱 而 造成 的 變 壓 器 一 次 側(cè) 電 壓 的 直 流 分 量有 自 動(dòng) 平 衡 作 用 ， 因 此 不 容 易 發(fā) 生變 壓 器 的 偏 磁 和 直 流 磁 飽 和 。 圖 8-21 半 橋 電 路 原 理 圖 S1S2u S1uS2iS1iS2iD1i S2 tT tttttttton UiUii L iLOOOOOO OO圖 8-22 半 橋 電 路 的 理 想 化 波 形當(dāng) 濾 波 電 感 L的

22、 電 流 連 續(xù) 時(shí) ： 如 果 輸 出 電 感 電 流 不 連 續(xù) ， 輸 出 電 壓U0將 高 于 式 （ 8-4） 的 計(jì) 算 值 ， 并 隨 負(fù)載 減 小 而 升 高 ， 在 負(fù) 載 為 零 的 極 限 情 況下 ， TtNNUU on12io 2 i12o UNNU (8-4) 29 8.2.4 全橋電路全 橋 電 路 中 ， 互 為 對(duì) 角 的 兩 個(gè) 開 關(guān) 同時(shí) 導(dǎo) 通 ， 同 一 側(cè) 半 橋 上 下 兩 開 關(guān) 交 替導(dǎo) 通 ， 使 變 壓 器 一 次 側(cè) 形 成 幅 值 為 Ui的 交 流 電 壓 ， 改 變 占 空 比 就 可 以 改 變輸 出 電 壓 。當(dāng) S1與 S4

23、開 通 后 ， VD1和 VD4處 于 通 態(tài) ，電 感 L的 電 流 逐 漸 上 升 ；S 2與 S3開 通 后 ， 二 極 管 VD2和 VD3處 于通 態(tài) ， 電 感 L的 電 流 也 上 升 。當(dāng) 4個(gè) 開 關(guān) 都 關(guān) 斷 時(shí) ， 4個(gè) 二 極 管 都 處于 通 態(tài) ， 各 分 擔(dān) 一 半 的 電 感 電 流 ， 電感 L的 電 流 逐 漸 下 降 。 S1和 S2斷 態(tài) 時(shí) 承受 的 峰 值 電 壓 均 為 Ui。1） 工 作 過 程 圖 8-23 全 橋 電 路 原 理 圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2 ton T tttttttt2Ui2UiiL iLOOOOOO

24、OO圖 8-24 全 橋 電 路 的 理 想 化 波 形 30 8.2.4 全橋電路l如果S1、S4與S2、S3的導(dǎo)通時(shí)間不對(duì)稱，則交流電壓uT中將含有直流分量，會(huì)在變壓器一次側(cè)產(chǎn)生很大的直流 分量，造成磁路飽和，因此全橋電路應(yīng)注意避免電壓直流分量的產(chǎn)生，也可在一次側(cè)回路串聯(lián)一個(gè)電容，以阻斷直流電流。2）數(shù) 量 關(guān) 系濾 波 電 感 電 流 連 續(xù) 時(shí) ： (8-5)輸 出 電 感 電 流 斷 續(xù) 時(shí) ， 輸 出 電 壓 U o將 高 于 式 （ 8-5） 的 計(jì) 算 值 ， 并 隨 負(fù) 載減 小 而 升 高 ， 在 負(fù) 載 為 零 的 極 限 情 況下 ： TtNNUU on12io 2 i

25、12o UNNU 圖 8-23 全 橋 電 路 原 理 圖 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2 ton T tttttttt2Ui2UiiL iLOOOOOOOO圖 8-24 全 橋 電 路 的 理 想 化 波 形 31 8.2.5 推挽電路圖 8-25 推 挽 電 路 原 理 圖 S1S 2uS1uS2iS1iS2i D1iS2 ton T ttttttt t2Ui2UiiL iLOOOOOOO O圖 8-26 推 挽 電 路 的 理 想 化 波 形推 挽 電 路 中 兩 個(gè) 開 關(guān) S1和 S2交 替 導(dǎo)通 ， 在 繞 組 N1和 N,1兩 端 分 別 形 成相 位 相 反 的

26、交 流 電 壓 。S1導(dǎo) 通 時(shí) ， 二 極 管 VD1處 于 通 態(tài) ，電 感 L的 電 流 逐 漸 上 升 。S2導(dǎo) 通 時(shí) ， 二 極 管 VD2處 于 通 態(tài) ，電 感 L電 流 也 逐 漸 上 升 。當(dāng) 兩 個(gè) 開 關(guān) 都 關(guān) 斷 時(shí) ， VD1和 VD2都 處 于 通 態(tài) ， 各 分 擔(dān) 一 半 的 電 流 。S1和 S2斷 態(tài) 時(shí) 承 受 的 峰 值 電 壓 均 為2倍 Ui。1） 工 作 過 程 32 8.2.5 推挽電路圖 8-25 推 挽 電 路 原 理 圖 S1S 2uS1uS2iS1iS2i D1iS2 ton T ttttttt t2Ui2UiiL iLOOOOOOO

27、 O圖 8-26 推 挽 電 路 的 理 想 化 波 形2）數(shù) 量 關(guān) 系S1和 S2同 時(shí) 導(dǎo) 通 ， 相 當(dāng) 于 變壓 器 一 次 側(cè) 繞 組 短 路 ， 因 此 應(yīng)避 免 兩 個(gè) 開 關(guān) 同 時(shí) 導(dǎo) 通 。濾 波 電 感 L電 流 連 續(xù) 時(shí) ： (8-6)輸 出 電 感 電 流 不 連 續(xù) 時(shí) ， 輸 出 電 壓Uo將 高 于 式 （ 8-6） 的 計(jì) 算 值 ， 并隨 負(fù) 載 減 小 而 升 高 ， 在 負(fù) 載 為 零 的極 限 情 況 下 ， TtNNUU on12io 2 i12o UNNU 33 8.2.5 推挽電路電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)功率范圍應(yīng)用領(lǐng)域正激電路較簡(jiǎn)單，成本低，可靠性高，

28、驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單變壓器單向激磁，利用率低幾百W幾kW各種中、小功率電源反激電路非常簡(jiǎn)單，成本很低，可靠性高，驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向激磁，利用率低幾W幾十W小功率電子設(shè)備、計(jì)算機(jī)設(shè)備、消費(fèi)電子設(shè)備電源。全橋變壓器雙向勵(lì)磁，容易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，有直 通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾百kW大功率工業(yè)用電源、焊接電源、電解電源等半橋變壓器雙向勵(lì)磁，沒有變壓器偏磁問題，開關(guān)較少，成本低有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動(dòng)電路幾百W幾kW各種工業(yè)用電源，計(jì)算機(jī)電源等推挽變壓器雙向勵(lì)磁，變壓器一次側(cè)電流回路中只有一個(gè)開關(guān)，通態(tài)損耗較小，驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單有偏磁問題幾

29、百W幾kW低輸入電壓的電源表 8-1 各 種 不 同 的 間 接 直 流 變 流 電 路 的 比 較 34圖 8-27 全 波 整 流 電 路 和全 橋 整 流 電 路 原 理 圖 8.2.6 全波整流和全橋整流雙 端 電 路 中 常 用 的 整 流 電 路 形 式為 全 波 整 流 電 路 和 全 橋 整 流 電 路 。 a） 全 波 整 流 電 路1） 全 波 整 流 電 路 的 特 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 電 感 L的 電 流 回 路 中 只 有一 個(gè) 二 極 管 壓 降 ， 損 耗 小 ， 而 且整 流 電 路 中 只 需 要 2個(gè) 二 極 管 ，元 件 數(shù) 較 少 。缺 點(diǎn) ： 二 極 管 斷

30、 態(tài) 時(shí) 承 受 的 反 壓較 高 ， 對(duì) 器 件 耐 壓 要 求 較 高 ， 而且 變 壓 器 二 次 側(cè) 繞 組 有 中 心 抽 頭 ，結(jié) 構(gòu) 較 復(fù) 雜 。 適 用 場(chǎng) 合 ： 輸 出 電 壓 較 低 的 情 況下 （ 100V） 。 35 8.2.6 全波整流和全橋整流a） 全 波 整 流 電 路 b） 全 橋 整 流 電 路2） 全 橋 電 路 的 特 點(diǎn)優(yōu) 點(diǎn) ： 二 極 管 在 斷 態(tài) 承 受的 電 壓 僅 為 交 流 電 壓 幅 值 ，變 壓 器 的 繞 組 簡(jiǎn) 單 。缺 點(diǎn) ： 電 感 L的 電 流 回 路中 存 在 兩 個(gè) 二 極 管 壓 降 ，損 耗 較 大 ， 而 且

31、電 路 中 需要 4個(gè) 二 極 管 ， 元 件 數(shù) 較 多 。適 用 場(chǎng) 合 ： 高 壓 輸 出 的 情況 下 。 圖 8-27 全 波 整 流 電 路 和全 橋 整 流 電 路 原 理 圖 36 8.2.6 全波整流和全橋整流3）同步整流電路：q當(dāng)電路的輸出電壓非常低時(shí)，可以采用同步整流電路，利用低電壓MOSFET具有非常小的導(dǎo)通電阻的特性降低整流電路的導(dǎo)通損耗，進(jìn)一步提高效率。圖 8-28 同 步 整 流 電 路 原 理 37 8.2.7 開關(guān)電源n如果間接直流變流電路輸入端的直流電源是由交流電網(wǎng)整流得來，所構(gòu)成的交直交直電路，通常被稱為開關(guān)電源。n由于開關(guān)電源采用了工作頻率較高的交流環(huán)節(jié)

32、，變壓器和濾波器都大大減小，體積和重量都遠(yuǎn)小于相控整流電源，此外，工作頻率的提高還有利于控制性能的提高。 38 本章小結(jié)n本章要點(diǎn)如下：1)間接交流變流電路可分為電壓型和電流型，掌握他們的各種構(gòu)成方式及特點(diǎn)；2)交直交變頻器與交流電機(jī)構(gòu)成變頻調(diào)速系統(tǒng)，重點(diǎn)理解恒壓頻比控制方法，并了解轉(zhuǎn)差頻率控制、矢量控制、直接轉(zhuǎn)矩控制等其他控制方法； 3) CVCF變流電路主要用于UPS，掌握其基本構(gòu)成方式、特點(diǎn)及主電路結(jié)構(gòu)；4)間接直流變換電路中的能量轉(zhuǎn)換過程為直流交流直流，交流環(huán)節(jié)含有變壓器； 39 本章小結(jié)5)常見的間接直流變換電路可以分為單端和雙端電路兩大類。單端電路包括正激和反激兩類；雙端電路包括全橋、半橋和推挽三類。每一類電路都可能有多種不同的拓?fù)湫问交蚩刂品椒ǎ菊聝H介紹了其中最具代表性的拓?fù)湫问胶涂刂品椒ǎ?)雙端電路的整流電路可以有多種形式，本章介紹了常用的全橋和全波兩種，它們具有各自的特點(diǎn)和不同的應(yīng)用場(chǎng)合。