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.ppt

10.4.2 开关电源的控制方式 图10-26 开关电源的控制系统 图10-27 电流模式控制系统的结构 ◆典型的开关电源控制系统如图10-26 所示，采用反馈控制，控制器根据误差e来调整控制量vc。 ◆电压模式控制 ●图10-26 所示即为电压模式控制，仅有一个输出电压反馈控制环。 ●其优点是结构简单，但有一个显著的缺点是不能有效的控制电路中的电流。 ◆电流模式控制 ●在电压反馈环内增加了电流反馈控制环，电压控制器的输出信号作为电流环的参考信号，给这一信号设置限幅，就可以限值电路中的最大电流，达到短路和过载保护的目的，还可以实现恒流控制。 */60 10.4.3 开关电源的应用 ◆开关电源广泛用于各种电子设备、仪器，以及家电等，如台式计算机和笔记本计算机的电源，电视机、DVD播放机的电源，以及家用空调器、电冰箱的电脑控制电路的电源等，这些电源功率通常仅有几十W～几百W；手机等移动电子设备的充电器也是开关电源，但功率仅有几W；通信交换机、巨型计算机等大型设备的电源也是开关电源，但功率较大，可达数kW～数百kW；工业上也大量应用开关电源，如数控机床、自动化流水线中，采用各种规格的开关电源为其控制电路供电。 ◆开关电源还可以用于蓄电池充电、电火花加工，电镀、电解等电化学过程等，功率可达几十～几百kW；在X光机、微波发射机、雷达等设备中，大量使用的是高压、小电流输出的开关电源。 */60 10.5 功率因数校正技术 10.5.1 功率因数校正电路的基本原理 10.5.2 单级功率因数校正技术 */60 10.5 功率因数校正技术·引言 ◆以开关电源为代表的各种电力电子装置带来一些负面的问题：输入电流不是正弦波，就涉及到谐波和功率因数的问题。 ◆功率因数校正PFC (Power Factor Correction)技术即对电流脉冲的幅度进行抑制，使电流波形尽量接近正弦波的技术，分成无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。 ●无源功率因数校正技术通过在二极管整流电路中增加电感、电容等无源元件和二极管元件，对电路中的电流脉冲进行抑制，以降低电流谐波含量，提高功率因数。 ●有源功率因数校正技术采用全控开关器件构成的开关电路对输入电流的波形进行控制，使之成为与电源电压同相的正弦波。 */60 10.5.1 功率因数校正电路的基本原理 图10-30 典型的单相有源PFC电路及主要原理波形 ◆单相功率因数校正电路的基本原理 ●实际上是二极管整流电路加上升压型斩波电路构成的。 ●原理 ▲给定信号 和实际的直流电压ud比较后送入PI调节器，得到指令信号id，id和整流后正弦电压相乘得到输入电流的指令信号i*，该指令信号和实际电感电流信号比较后，通过滞环对开关器件进行控制，便可使输入直流电流跟踪指令值，这样交流侧电流波形将近似成为与交流电压同相的正弦波，跟踪误差在由滞环环宽所决定的范围内。 */60 10.5.1 功率因数校正电路的基本原理 图10-30 典型的单相有源PFC电路及主要原理波形 ▲在升压斩波电路中，只要输入电压不高于输出电压，电感L的电流就完全受开关S的通断控制；S通时，iL增长，S断时，iL下降，因此控制S的占空比按正弦绝对值规律变化，且与输入电压同相，就可以控制iL波形为正弦绝对值，从而使输入电流的波形为正弦波，且与输入电压同相，输入功率因数为1。 */60 10.5.1 功率因数校正电路的基本原理 图10-31 三相单开关PFC电路 图10-32 三相单开关PFC电路的工作波形 ◆三相功率因数校正电路的基本原理 ●电路是工作在电流不连续模式的升压斩波电路，LA~LC的电流在每个开关周期内都是不连续的；电路中的二极管都采用快速恢复二极管，电路的输出电压高于输入线间电压峰值。 ●工作原理 ▲S开通后，电感电流值均从零开始线性上升（正向或负向），S关断后，三相电感电流通过D7向负载侧流动，并迅速下降到零。 ▲在每一个开关周期中，电感电流是三角形或接近三角形的电流脉冲，其峰值与输入电压成正比；假设S关断后电流iA下降很快，iA的平均值将主要取决于阴影部分的面积，这样iA平均值与输入电压成正比，因此输入电流经滤波后将近似为正弦波。 */60 10.5.1 功率因数校正电路的基本原理 ▲在分析中略去了电流波形中非阴影部分，因此实际的电流波形 同正弦波相比有些畸变， 如果输出直流电压很高，则开关S关断后电流下降就很快，被略去的电流面积就很小，则电流 波形同正弦波的近似程度高，其波形畸变小。 ●该电路工作于电流断续模式，电路中电流峰值高，开