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1、主电电路的拓扑结结构与控制方式 基本构成： 四类类基本电电路 AC/DC整流 DC/DC斩斩波 DC/AC逆变变 AC/AC周波变换变换，交流调压调压或调调功控制 DC/DC： 基本直流变换电变换电 路： 1）Buck（降压压）： Vo DVd 这这里 D ton / Ts 2）Boost（升压压）：Vo Vd /(1 D) 3）BuckBoost: 4）Cuk： VoD Vd1 D VoD Vd1 D 5）全桥变换桥变换 器四象限工 作 6）各种 DC-DC 变换变换 器的比 较较 功率传输传输 Buck, Boost, Buck-Boost, Ck 变换变换 器中功率的传递传递 方向只能为
2、单为单 向传传 输输 全桥变换桥变换 器功率输输出电压电压 和电电流均正可负负，可以双向传输传输 功率 器件的利用率 对对非隔离的 DC-DC 变变换换器, 从 提高器件的利用率来考虑应虑应 采 用简单简单 的 Buck 或 Boost 电电 路， 有利于降低成本和提高效率 带带隔离的变换变换 器 要求输输出与输输入隔离或输输出与输输入电压电压之比远远小于或远远大 于1 要求有多个输输出 ： 1） 正激变换变换器（Buck电电路演变变而来 ） Vo Vd D Vo VdN1 N2 D 考虑变压虑变压 器磁通复位的实际电实际电 路： B B S B R O H 2） 反激变换变换器（BuckBo
3、ost电电路演变变而来 ） Vo N2D VdN1 1 D VoD Vd1 D 3） 半桥变换桥变换 器 4） 全桥变换桥变换 器 Vo VdN1 N2 D Vo VdN1 2 N2 D 5） 推挽变换变换 器 Vo VdN1 2 N2 D DC/AC：PWM单单相（三相）逆变变器，方波逆变变 器 1） 半桥桥逆变电变电 路 2） 全桥桥逆变电变电 路 3） 三相逆变电变电 路 控制方式： SPWM： 幅值调值调 制 比 tri control a m V V 频频率调调制 比 1 f m f fs m 1 a 时时 2 2 aa 基波：Vo1 k (ma )Vd ma /22 0.354ma
4、 k(ma ) ma / 2 0.707ma 3 m 0.612m 方波控制： a k (m ) 2 / 0.45 2 2 / 0.9 6 / 0.7797 半桥桥逆变电变电 路 全桥桥逆变电变电 路 三相逆变电变电 路 半桥桥逆变电变电 路 全桥桥逆变电变电 路 三相逆变电变电 路 在输输入输输出需要隔离， 或输输出电压电压与输输入电压电压 相差很大时时需要插 入 变压变压器： 单级单级 逆变变器 内高频环频环逆变变器： 采用内高频环节频环节 可以在内高频环节频环节 采用较较高的 工 作频频率，从而减小变压变压器和滤滤波电电感、电电容的体积积 AC/DC： 1）单单 相或三相全桥桥 2）带带
5、PFC的高频频整流电电 路 功率因数： 1 1 ss1s1 sss SV II V I cosI PF P av cos s 取决于：位移因数 cos 1 Is1 s 和谐谐波含量 I 二极管整流电电路： 位移 因数cos1 接近1， 但输输入电电流中谐谐波分量很 大 Is1I 较较 小 晶闸闸管相控整流： 除输输入电电流谐谐波较较大外 ， 位移因数cos1 cos 加入 Boost 电电路后，电电源 us 不 管处处于任何相位，只要开关导导 通，交流电电源就有电电流流过过在 电电感 Ld 上进进行储储能，开关关断 后电电源us 和电电感Ld 中储储存的能 量一起通过过二极管向滤滤波电电容 充
6、电电和负载负载 提供负载电负载电 流。 只 要控制好开关，可以使电电 源电电 流 is 为为正弦且与电电源电电 压压 us 同 相位，基本达到单单位 功率因数 的水平。 3） PWM整流电电路 采用SPWM控制，使交流输输出端 形成一个与us频频率相同的SPWM 波uAB，其相位决定了is的相位， 也决定了该电该电 路的工作象限和应应 用情况。 PWM整流电电路其交、直流侧电压侧电压 ，网侧电侧电流和功率因数均可控 ， 因此其应应用范围围极为为广阔阔，该该技术术可用于高功率因数整流器 、静止 无功补偿补偿器（SVC）、有源电电力滤滤波器（APF）等领领域。 UL UR a)整流运行 UA I
7、sU s b)逆变运 行 Us UR UA I sU L c)无功补偿运 行 U s U R UA Is U L AC/AC：功率控制器，电压电压控制器，周波变换变换 器 间间接AC/AC变变流 电电路：ACDCAC结结构 主要应应用： VVVF交流变频调变频调 速器 交流调调速传动传动系统统：交流电动电动机结结构简单简单，可靠性高维护维护 成本低 ； 控制精度高， 响应应快速。 采用变频调变频调 速方式时时， 无论电论电 机转转速 高低， 转转差功率的消耗基本不变变，系统统效率是各种交流调调速方 式中最高 的，具有显显著的节节能效果，是交流调调速传动应传动应 用最多的 一种方式。 CVCFU
8、PS 市电电正常时时，由市电电供电电，市电经电经 整流器整流为为直流，再逆变为变为 50Hz 恒频频恒压压的交流电电向负载负载 供电电。同时时，整流器输输出给给蓄电电池充电电 ，保证证蓄 电电池的电电量充足。此时负载时负载 可得到的高质质量的交流电压电压 ，具 有稳压稳压 、稳频稳频 性能，也称为稳压稳频电为稳压稳频电 源。市电电异常乃至停电时电时 ，蓄 电电池的直流电经电经 逆 变变器变换为变换为 恒频频恒压压交流电继续电继续 向负载负载 供电电，供电电 时间时间 取决于蓄电电池容量 的大小。 ACDCAC主电电路拓扑结结构： 根据电电路工作象限的要求进进行选择选择 1不具有电电能反馈馈能力
9、，如果 负负 载为电动载为电动 机会有电电能反馈馈到 中 间电间电容，使电电容电压电压升高。 2电电阻耗能电电路，当电电容电压电压升 到一定值值，使Vo导导通，将反馈馈能 量消耗在Ro上 3整流和逆变变均为为PWM控制的电电 压压型间间接交流变变流电电路。能量可 双向流动动。输输入输输出电电流均为为正 弦波，输输入功率因数高，且可实实 现电动现电动 机四象限运行。 系统统控制方式： 逆变电变电 路的方波控制：自身无调压调压 功能，须须借助于直流电压调电压调 整 或 移相控制方式进进行输输出电压电压控制 逆变变与直流变换变换器的PWM控制：目前应应用最多的控制方式，其兼 具 输输出电压电压 和频频率控制的功能，控制的灵敏性得到提高，同时时在输输 出 电压电压 的频谱频谱 特性也大幅提高 可控整流电电路的相位控制方式：技术术成熟、价格低廉且可靠性高 ， 但其网侧侧功率因数低，谐谐波含量高，对电对电网污污染较较大 PWM整 流控制：上述相控整流所带带来的问题问题都可以迎刃而解 PWM 控 制 技 术术 的 不 断 进进 化 ：PWM SPWM SVPWM SVPWM（Space Vector Pulse Width Modulation）：直流电压电压利用效率 高、开关次数 少和易于实现实现 全数字化
