开关电源技术ppt课件

开关电源技术北京邮电大学培训中心闫 石开关电源技术北京邮电大学培训中心1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分课程内容l一、概论l二、开关电源变换器原理技术l三、开关电源变换器实例l实验课程内容一、概论变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分参考文献l1.开关电源的原理与设计张占松、蔡宣三 编著 l2.智能型高频开关电源系统的原理使用与维护-王家庆 主编 人民邮电出版社 l3.通信用高频开关电源 人民邮电出版社l4.电力电子技术 丁道宏 主编 航空工业出版社l5.现代通信电源技术参考文献1.开关电源的原理与设计变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分参考文献l电工学报l电力电子技术l电信科学研究院情报所:参考文献电工学报一、开关电源概论一、开关电源概论5变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.通信电源的分级变电站变电站备用发备用发电机组电机组市市电电油油机机转转换换整流器整流器直流屏直流屏蓄电池蓄电池交流不间断电源交流不间断电源通信设备通信设备通信设备通信设备市电市电第一级电源第一级电源(Primary Power Supply)第二级电源第二级电源(Secondary Power Supply)第三级电源第三级电源(Tertiary Power Supply)1.通信电源的分级变电站备用发市整流器直流屏蓄电池交流不间断变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.开关电源的定义l开关变换器:凡用半导体功率器件作为开关，将一种电源形态转变为另一形态的主电路都叫做开关变换器电路。l开关电源:转变时用自动控制闭环稳定输出并有保护环节。2.开关电源的定义开关变换器:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源基本构成框图整整 流流滤滤 波波开关电源控制器开关电源控制器滤滤 波波整流及整流及滤波滤波AC/DC输入回路输入回路功率开功率开关器件关器件高频高频变压器变压器DC/DC功率变换器功率变换器UinUout开关电源基本构成框图整 流滤 波开关电源控制器滤 波整流及A变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源的特点l1.重量轻，体积小:是相控电源体积的1/10l2.功率因数高:相控 0.7,小负载 0.3，有功率因数的开关电源在0.93以上l3.可闻噪声低:工频变压器 大于60 dB,开关电源 45dBl4.效率高:一般88%以上，l5.冲击电流小:可接近额定电流 l6.模块式结构:可更换模块，2M的19英寸机架 48V/1000A,输出功率60KW开关电源的特点1.重量轻，体积小:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源的特点l7.稳压精度高:可达0.2%l8.维护、监控方便:对与较大的电源系统可采用计算机进行监控开关电源的特点7.稳压精度高:可达0.2%变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通信中对开关电源的要求l欧洲通信标准化委员会制定的第二级电源与通信设备界面上的技术规范(ETS300132)直流电压允许变化范围 -40.5 -57 VDC直流电压变化 直流冲击电流 5I 额定(10ms)杂音电压无线电频率干扰符合EN55022或IEC CISPR22标准安全、接地要求等通信中对开关电源的要求欧洲通信标准化委员会制定的第二级电源与变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通信中对开关电源的要求l主要技术要求:l电压变动范围要求、频率变化要求、波形要求。l电压暂降、短时中断和电压变化的要求:lIEC1000-4-11;GB/T17626.11l浪涌耐量要求(雷击):lIEC801-5;IEC1000-4-5;GB/T 17626.5l无线电频率干扰要求:lEN55022,CISRR22;GB9254l谐波电流要求:lIEC1000-3-2,IEC 1000-3-4l安全、接地要求 通信中对开关电源的要求主要技术要求:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通信中对开关电源的要求l直流输出电压及其调节范围48V系统:48.00V 57.60(充电)l静态稳压精度l整流器输出限流和电池充电限流l功率限制/恒功率输出特性通信中对开关电源的要求直流输出电压及其调节范围变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通信中对开关电源的要求l输出端杂音电压电话衡重杂音:2mv峰峰值杂音:0 300Hz,400mv宽频杂音电压:3.4KHz 150 KHz,100mv有效值150KHz 30MHz,30mv有效值l离散频率杂音电压:3.4 150KHz 5mv 有效值;150 200KHz 3mv 有效值;200 500KHz 2mv 有效值;0.5 30MHz 1mv 有效值;通信中对开关电源的要求输出端杂音电压变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分通信中对开关电源的要求l动态响应lEMC要求l并联运行l效率l功率因数电流谐波l可靠性通信中对开关电源的要求动态响应变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分相关国家标准lGB/T 762-1996 标准电流lGB/T 2423.1-1989 电工电子产品基本环境试验规程 试 验A：低温试验方法lGB/T 2433.2-1989 电工电子产品基本环境试验规程 试 验B：高温试验方法lGB/T 2423.9-1989 电工电子产品基本环境试验规程 试验Cb：设备用恒定湿热试验方法lGB/T 2423.10-1995 电工电子产品基本环境试验第二部分，试验方法试验Fc和导则：振动(正弦)相关国家标准GB/T 762-1996 标准电变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分相关国家标准lGB/T 2828-1987 逐批检查计数抽样程序及抽样表(适 用于连续批的检查)lGB/T 2829-1987 周期检查计数抽样程序及抽样表(适用于生产过程稳定性的检查)lGB/T 3859.1-1993 半导体变流器 基本要求的规定lGB/T 3873-1993 通信设备产品包装通用技术条件lGB/T 4720-1984 电控设备 第一部分 低压电器电控 设备lGB/T 16821-1997 通信用电源设备通用试验方法相关国家标准GB/T 2828-1987 逐批检查计变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分相关国家标准lYDN 023-1996 通信电源设备和空调集中监控系统技术要求lYD/T 638.3-93 通信电源设备型号命名方法lYD/T 944-1998 通信电源设备的防雷技术要求和测试方法lYD/T 983-1998 通信电源设备电磁兼容性限值及测量方法lSJ2811.2-87 通用直流稳定电源测试方法相关国家标准YDN 023-1996 通信电源设变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段l1.PWM变换器:l脉宽调制法(Pulse Width Modulation):保持开关频率恒定但改变接通时间长短(脉冲的宽度)，使负载变化时，负载电压变化不大lPWM开关变换器:用脉宽调制方式控制电子开关的开关变换器3.开关电源变换器的基本手段1.PWM变换器:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段lPWM开关变换器实现的优点和不足优点:控制容易，技术成熟，适应范围广，输入电流突然停电时，输出电压保持时间长:例如计算机系统不足:开关损耗大，频率不能很高l软开关:用控制方法使电子开关在其两端电压为零时导通电流，或使流过电子开关电流为零时关断。3.开关电源变换器的基本手段PWM开关变换器实现的优点和不足变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段l2.谐振变换器:l谐振:串联谐振:正弦电压加在理想的(无寄生电阻)电感和电容串联电路上，当正弦频率为某一值时，容抗与感抗相等，电路的阻抗为零，电路电流达无穷大并联谐振:正弦电压加在理想的电感和电容并联电路上，当正弦频率为某一值时，容抗与感抗相等，电路的总导纳为零，电感、电容元件上的电压为无穷大ZVS(零电压开通):电子开关器件两端电压振荡为零时，使电子开关导通流过电流。ZCS(零电流关断):流过电子开关器件的电流振荡到零时，使电子开关断开。3.开关电源变换器的基本手段2.谐振变换器:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段l谐振变换器:利用谐振现象，使电子开关器件上电压或电流按正弦规律变化，以创造零电压开通或零电流关断的条件，以这种技术为主导的变换器。串联谐振变换器并联谐振变换器3.开关电源变换器的基本手段谐振变换器:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段l准谐振:当正向和反向LC回路值不一样，即振荡频率不同，电流幅值也不同，所以振荡频率不对称，一般正向正弦半波大于负向正弦半波。l准谐振变换器:利用准谐振现象，使电子开关器件上的电压或电流按正弦规律变化，从而创造了零电压或零电流的条件，以这种技术为主导的变换器l多谐振变换器:谐振回路、参数超过两个的变换器3.开关电源变换器的基本手段准谐振:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.开关电源变换器的基本手段l3.零开关-PWM变换器在准谐振变换器中，增加一个辅助开关控制的电路，使变换器一周期内，一部分时间按ZCS或ZVS准谐振变换器，另一部分时间按PWM变换器工作，称为ZCS-PWM变换器或ZVS-PWM变换器3.开关电源变换器的基本手段3.零开关-PWM变换器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4.开关变换器的分类l按输入和输出的隔离性:有隔离和无隔离l按拓扑结构分:Buck、Boost、Buck-Boost、Cuk、Sepic和Zetal按激励形式:自激式:单管式、推挽式他激式:调频、调宽、调幅、谐振lPWM:正激式、反激式、半桥式和全桥式l谐振:串联谐振、并联谐振、串并联谐振零电压开关和零电压开关4.开关变换器的分类按输入和输出的隔离性:有隔离和无隔变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分二、开关电源 基础电路l开关电源的功率转换电路模型l控制电路l谐振变换器l功率因数校正电路二、开关电源 基础电路开关电源的功率转换电路模型变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分基本电路模型-Buck 变换器变换器降压变换器、串联开关稳压电源开关闭合时，电能储存于电感和电容中(同时也馈向负载)。开关打开后，储存于电感和电容中的能量继续供给负载。二极管构成电流回路基本电路模型-Buck 变换器降压变换器、串联开关稳压变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分降压型转换器控制电路控制电路VINVOUTVdiodeVGateILIT-VDVIN0VIN0ImaxD DI降压型转换器控制电路VINVOUTVdiodeVGateIL变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分基本电路模型-Boost 变换器变换器(升压型升压型)开关闭合，电感中储存能量。开关打开时，电感中储存的能量通过二极管供给负载，同时对电容充电。负载电压跌落时，电容再放电，输出可获得高于输入的电压。基本电路模型-Boost 变换器(升压型)开关闭合，电变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分基本电路模型 Buck-Boost(反转电反转电路路)开关接通，电感中流过电流，储存能量。开关断开，电感中电流流向负载。由于二极管的接法，负载得到反极性的电压。负载电压跌落时，电容再向负载放电。基本电路模型 Buck-Boost(反转电路)开关接通变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分基本电路模型 Flyback(回扫型)基本电路模型 Flyback(回扫型)变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分回扫型变换器回扫型变换器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分回扫型开关电源l隔离低损耗l容易实现多种电源输出l高效率l在较高工作频率下(例如400KHz以上)体积小巧特性分析简化的电路原理图+VIQ1Primary SecondaryIsolationBoundary+VO2VO1+PWMControllerFBREFTPS5904回扫型开关电源隔离低损耗特性分析简化的电路原理图+VIQ1P变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源的功率转换电路开关电源的功率转换电路变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.单端反激式变换器UceV1截止截止0I2abcV1导通导通V1开启开启V1关断关断IbT1+_Uin+_UoutRL+R2R1C2V2W1W2V3iLC1W1V4R3V11.单端反激式变换器UceV1截止0I2abcV1导通V1开变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特点l变压器初级磁通是单向的，故称该变压器为单端变压器l输出电容器C和负载在开关管截止时从变压器次级获得能量，故称为反激式。电路特点变压器初级磁通是单向的，故称该变压器为单端变压器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分反激式变换波形器tttttUcei1i2Uv3Uin/n+UoTTonTofft1t2反激式变换波形器tttttUcei1i2Uv3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分特性分析l反激式:在V1导通期间V3反偏，V1截止时V3正偏，供给负载功率l耐压:V1集电极承受最大电压值:Vcemax=Uin+nUomaxl变压器:利用率不高l应用:一般利用在小功率场合特性分析反激式:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分实际电路举例实际电路举例变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分单端他激式开关电源lUC3842单端他激式开关电源UC3842变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源技术ppt课件变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分保护环节保护环节变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特性l1.输入电压:95 VAC to 130 VAC(50 Hz/60 Hz)l2.隔离电压:3750 Vl3.开关频率:40 KHzl4.效率 满负荷:70%l5.输出电压:A.+5 V,5%:1 A to 4 A load纹波:50 mV P-P Max.B.+12 V,3%:0.1 A to 0.3 A load纹波:100 mV P-P Max.C.-12 V,3%:0.1 A to 0.3 A load纹波:100 mV P-P Max.电路特性1.输入电压:95 VAC to 130 VA变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分VIPer100 典型应用VIPer100 典型应用变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.单端正激变换电路+_+_+UinUoutV2iRLIoLoV3V4iLW2TCV1W1”W1i12.单端正激变换电路+_+_+UinUoutV2iRLIoL变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分正正激激式式变变换换器器波波形形itttttTUin/LpILMAX/4iTUin/LpUv12UinUinUwUiniLTonTofft1t2正激式变换器波形itttttTUin/Lp变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分特性分析l正激:导通时输入馈电给负载，截止时L供电给负载。l耐压:单管正激，开关管最大电压为2Uin双管正激，开关管最大电压为 Uinl变压器:单管变压器利用率不高，工艺制作上要求加馈能线圈l用途:双管正激并联电路输出功率大，输出方波频率加倍，易于滤波。开关管耐压减半约为输入电压Uin,取消变压器馈能线圈等优点。因此，广泛应用大功率变换电路中，可靠性高，简单的电路。特性分析正激:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分+_+_+UinUoutRLIoLoV3V4iLTC双正激开关电路K1K2+_+_+UinUoutRLIoLoV3V4iLTC双正激开变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特点l(1)两个正激电路并联，T1和T2反相180驱动，功率增大一倍，输出频率增加一倍，纹波及动态响应改善。l(2)K1和K2串联(K3、K4),开关管耐压减半;l(3)取消了反馈线圈，V1、V2、V3、V4为馈能路径，降低了变压器的制作工艺等要求;l(4)具有死区限制特性，两部分电路不存在共态导通问题，可靠性较高。电路特点(1)两个正激电路并联，T1和T2反相180驱动变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分3.推挽式功率变换电路+V1V2UinL_+W1W2Uout3.推挽式功率变换电路+V1V2UinL_+W1W2Uout变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分推挽式功率变换电路典型波形图tUcetIcTToffTon00Uin2Uin推挽式功率变换电路典型波形图tUcetIcTToffTon0变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特点l优点:功率器件发射极相连，两组基极驱动电路彼此间就无需隔离，使得驱动电路和过流保护电路简化。只要两个高压开关管便能获得较大功率的输出。l缺点:开关管必须承受较高的电压大于2Uin，为防止磁心材料的偏磁饱和，电路的两个开关管饱和特性和开关特性要求各种工作条件和温度下都尽可能配对，更增加了选择元器件的难度。原边绕组只有一半时间工作，高频变压器利用率太低l应用:早期采用，现在已很少用电路特点优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分推挽式变换器推挽式变换器变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分双端输出控制器实例lSG1524/3524双端输出控制器实例SG1524/3524变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分4.全桥式功率变换电路+V3V4V1V2V7V8V5V6LVinVout4.全桥式功率变换电路+V3V4V1V2V7V8V5V6L变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分全桥式功率变换电路典型波形tUcetIcTToffTon00Uin/22Uin全桥式功率变换电路典型波形tUcetIcTToffTon00变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特点l优点:开关管稳态时承受的最高电压只要大于输入电压Uinmax即可。暂态过程的尖峰电压被钳位于输入电压，漏感储能归还给输入电源，利于提高效率。开关管耐压低，输出功率大。l缺点:电路使用四个高压开关管，并要求尽可能配对，且需要彼此绝缘的基极驱动电路，电路复杂，元器件多，对电路设计和工艺布局要求较高。l应用:主要应用于大功率变换电路中。电路特点优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分实际电路举例实际电路举例变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分5.半桥式功率变换电路+C1C2V1V2V4V4LVinVoutUa5.半桥式功率变换电路+C1C2V1V2V4V4LVinV变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分半桥式功率变换器波形图tUcetIcTToffTon00Uin/22Uin半桥式功率变换器波形图tUcetIcTToffTon00Ui变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特点优点:一个晶体管导通时，截止晶体管上的电压和输入电压相等，高压开关管上的电压不超过电源电压。晶体管的数量只有全桥变换器的一半。具有抗不平衡能力l缺点:高频变压器上的电压只有输入电压的一半，在同等输出功率的条件下，开关器件V1、V2通过的电流是全桥电路的两倍必须有两个分压电容，流过和电路工作频率相同的充放电电流，由于电容的放电，输出电压脉冲顶部有倾斜。一般，半桥式只用于中等输出功率的电路中。电路特点优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分变形的半桥功率变换电路+LUoutC1C1aC1bV1V2C2C2aC2bV3V4UinUC1UC2变形的半桥功率变换电路+LUoutC1C1aC1bV1V2C变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路特性l优点V1、V2为一组，V3、V4为一组，双双串联，可减少单管耐压值。可解决大电流输出的问题变压器工作正反两方向，提高变压器利用率，具有抗不平衡能力。l应用高电压输入，大功率输出电路特性优点变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分半桥式变换器l胶片半桥式变换器胶片变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源控制电路开关电源控制电路变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分PWM控制电路l1.对控制电路的基本要求:l频率可在较宽范围内预调的固定频率振荡器，l占空比可调节的脉宽调制功能，l死区时间较准器，l一路或两路具有一定驱动功率的输出图腾式电路l禁止、软启动功能l电流、电压保护功能PWM控制电路1.对控制电路的基本要求:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分脉宽调制电路原理图EA脉宽调制脉宽调制门门电电路路基准电压基准电压振荡器振荡器分频器分频器门门电电路路误差放大器U样脉宽调制电路原理图EA脉宽调制门基准电压振荡器分频器门误差放变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分PWM控制电路l2.控制电路的实现基准源:芯片内大部分电路由它供电，兼作误差放 大器的基准电压输入振荡器:一般由恒流充电快速放电电路以及电压比 较器组成，频率由外接RC元件决定误差放大器:将取样电压和基准电压比较放大，送 至脉宽调制电路输入端。脉宽调制器:输入为误差放大器输出。输出分为两 路，一路送给门电路，另一路送给振荡器 输入端分频器:将输入分频后输出，控制门电路输出脉冲 的频率。PWM控制电路2.控制电路的实现变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分PWM控制电路l控制电路的发展高频化:l误差放大器和脉宽调制器的频带要宽，一般要上 1M(100K)7M(500)智能化:l 引入单片机技术，采用DSP处理技术l小型化:降低功耗:控制在几个 mA 内高密度安装PWM控制电路控制电路的发展变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电压型PWM控制器VERRVOSCVPWMOSCI/PO/PVERRVOSCVPWMREF+-电压型PWM控制器VERRVOSCVPWMOSCI/PO/P变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分双端输出控制器实例lSG1524/3524双端输出控制器实例SG1524/3524变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源功率驱动电路l概述开关电源功率驱动电路概述变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分驱动电路原理图T1驱动电路作用驱动电路作用:隔离隔离减小漏感、漏电容，使开关器件迅速导通和关断减小漏感、漏电容，使开关器件迅速导通和关断提供足够大的驱动电流提供足够大的驱动电流驱动电路原理图T1驱动电路作用:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分驱动电路图+Vcc隔离隔离抗干扰抗干扰隔离隔离图腾式输出图腾式输出驱动电路图+Vcc隔离隔离图腾式输出变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关元件安全工作区及其保护lP144开关元件安全工作区及其保护P144变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源缓冲电路l现代电力电子技术开关电源缓冲电路现代电力电子技术变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源功率因数校正开关电源功率因数校正变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分功率因数校正器l1.电功率:P=U x Il2.功率因数有功功率 P(阻性器件消耗的功率)无功功率 Q(电容和电感上获得的功率)视在功率 S(S=U x V)S2=P2+Q2 P=S CoS P=U I COS =S CoS S=U I功率因数功率因数Q功率因数校正器1.电功率:P=U x IP 变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分谐波标准分类l1.IEC建议的谐波标准 IEC 1000-3-2A类:平衡的三相设备B类:轻便的工具C类:照明负载D类:有带特殊波形输入的设备谐波标准分类1.IEC建议的谐波标准 IEC 1000-3变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分谐波标准分类谐波次数3579 11 1315N392468n40最大电流值(A)2.31.140.770.40.330.210.15x15/n1.080.430.30.23x8/nA类、B类谐波次数2357911N39最大电流值(A)2.31.140.770.40.330.15x15/nC类谐波标准分类谐波3579111315N392468n变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分C类25&D类谐波次数相对值绝对值允许的最大电流mA/W(A)(A)(A)33.41.082.3051.90.601.1471.00.450.7790.50.300.4011n390.6n0.18x11/n 0.3321.00.341.50.15C类PWMNVCVIn+PWMKVCVI2+PWM1VCVI1VeVeVe电流放大VfVr主模块从模块从模块主从设置法原理示意图开关电源并联系统的均流技术+PWMNVCVIn+PW变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源并联系统的均流技术+功率级电流电流放大放大Vr均流控制器电压放大VeRab负载电流VfVI均流母线VbVrVC+平均电流法:(V11Vb)/R+(V12Vb)/R=0Vb=(V11+V12)/2开关电源并联系统的均流技术+功率级电流Vr均流控制器电变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源并联系统的均流技术ab均流母线Vb+10Ka、b两点间接一缓冲器最大电流法均流开关电源并联系统的均流技术ab均流母线Vb+10Ka、b变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源并联系统的均流技术DC-DCPWMSCVe_+VfVcVoVIVrb均流总线1VI1VC1KVIkVCknVInVcn均流总线SC外加均流器控制器均流法开关电源并联系统的均流技术DC-DCPWMSCVe_+Vf变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源并联系统的均流技术+VC22Va1S2V12b+VC12Va1S1V11bN=2时均流控制器的原理图开关电源并联系统的均流技术+VC22Va1S2V12b变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源并联系统的均流技术DC-DC+IVOVeVI电流放大VbbaR1R3R2R4R6R5R7Vr电压放大平均母线热应力自动均流控制电路原理图开关电源并联系统的均流技术DC-DC+IVOVeVI电变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关电源的负载均分技术l负载均分的概念分布式电源系统并联使用带来负载不平衡的问题l解决方法模拟法:使用模拟信号提取，通过外部导线来传输，性能较差。采用PWM方法:开关电源的负载均分技术负载均分的概念变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分PWM均分电路原理图光光藕藕 N”整流模块整流模块2”整流模块整流模块_+_+_+1”整流模块整流模块UUref+_IOPWMURUSUDPWM均分电路原理图光N”整流模块2”整流模块_+_+_+变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路分析l1.Us为系统取样电压，UR为系统基准电压，两者比较后产生误差电压UDl2.UD与三角波进行比较产生一脉冲调制方波信号，波宽受UD大小控制l3.方波信号送至每个整流模块，再通过模块内光藕隔离整形放大后与模块电流IO比较。l4.比较信号再与模块的电压参考值Uref叠加，从而发出电压U调节信号，改变模块的输出电压，调整模块输出电流，使每个模块的输出电流相等。电路分析1.Us为系统取样电压，UR为系统基准电压，两者比变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分谐振型开关电源技术l开关电源模块的几个技术参数分析l1.效率l2.功率密度l3.重量谐振开关电源的提出谐振开关电源的提出谐振型开关电源技术开关电源模块的几个技术参数分析谐振开关电源变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分零电流式准谐振开关(ZCS-QRC)SLCV电容器电容器 C和整流二极管并联，和整流二极管并联，有源开关有源开关 S 和谐振电感和谐振电感 L 串联，串联，有源开关有源开关 S 在零电流时开通和关断。在零电流时开通和关断。整流管整流管 V 则在零电压时开通和关断。则在零电压时开通和关断。零电流式准谐振开关(ZCS-QRC)SLCV电容器 C和整流变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分零电流式准谐振开关(ZCS-QRC)l优点:降低关断损耗，不受变压器的漏感和整流器的结电容的影响。l缺点:电容器的开通损耗，断态时存储在开关管输出端电容器的能量，开通时则在器件内部损耗掉了。零电流式准谐振开关(ZCS-QRC)优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分零电压式准谐振开关(ZVS-QRC)SLCV电容器电容器 C和有源开关和有源开关 S并联，并联，整流二极管整流二极管V和谐振电感和谐振电感 L 串联，串联，有源开关有源开关 S 在在零电压零电压时开通和关断。时开通和关断。整流管整流管 V 则在则在零电流零电流时开通和关断。时开通和关断。零电压式准谐振开关(ZVS-QRC)SLCV电容器 C和有源变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分零电压式准谐振开关(ZVS-QRC)l优点:开关器件的电压被整形成一准正弦波。对开关的开通就建立起零电压条件，从而削弱了有源开关寄生输出电容相关的开通损耗l缺点:负载变化很宽的单边电路内的电应力过大和整流二极管的结电容形成的谐振电路内的寄生振荡，并产生强烈的电磁干扰零电压式准谐振开关(ZVS-QRC)优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分零电压式多谐振(ZVS-MRC)开关技术SLCVCsVs零电压式多谐振(ZVS-MRC)开关技术SLCVCsVs变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分电路分析l优点:把主电路内所有主要寄生电抗都并入谐振电路内，零电压式多谐振开关(ZVS-MRC)在所有半导体器件的最佳零电压开关下工作，大大降低开关损耗和干扰。l缺点:电流和电压应力比PWM开关变换器的应力大，但比准谐振开关电源的变换器的应力要小。电路分析优点:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分恒频多谐振(CF-MRC)开关电源技术S1LCs2S2Cs1把无源的开关二极管把无源的开关二极管 V由有源开关由有源开关 S2 代替代替恒频多谐振(CF-MRC)开关电源技术S1LCs2S2Cs1变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分谐振型开关电源的应用l1.技术PWM在几十KHz-几百KHz的开关频率，在重量、效率、可靠性、价格和体积上认为是最佳的。l2.在功率密度高的情况下，采用PWM技术的电源无能为力，应采用谐振型开关电源。l3.在DC/DC的应用中，特别是低压的应用、移动设备应用广泛。l4.在大功率AC/DC中应用不是主流。原因:电路不成熟、元器件水平低、可靠性不如PWM电源。谐振型开关电源的应用1.技术PWM在几十KHz-几变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分谐振变换器举例谐振变换器举例变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关变换器中的元器件开关变换器中的元器件变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分半导体功率器件l半导体开关管(三极管)l功率整流管(二极管)半导体功率器件半导体开关管(三极管)变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分半导体开关管l开关管的损耗与基极的驱动电压、电流的波形有直接的关系l1.理想的驱动波形:在波形起始部分前沿陡峭带点尖峰脉冲目的:加快开关的接通，减少损耗l2.关断时，最好加反向偏压，将晶体管导通时存储在基区内的载流子吸出来，提高关断速度。半导体开关管开关管的损耗与基极的驱动电压、电流的波形有直接的变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分双极性晶体管l开关过程l开关时间的物理意义及减小的方法l抗饱和技术双极性晶体管开关过程变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分功率场效应管l简介l主要参数l静态特性lMOSFET的体内二极管功率场效应管简介变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分功率场效应管l驱动问题一般要求l驱动电路TTLCMOS驱动功率场效应管驱动问题变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分IGBT管(Insulated Gate Bipolar Transistor)(Insulated Gate Bipolar Transistor)绝缘栅双极性晶体管lMOSFET管在开关电源中的应用:优点:开关速度快，电压控制，缺点:导通电压降稍大，电流、电压容量不大l双极性管在开关电源中的应用:优点:导通电压降稍小，电流、电压容量大缺点:开关速度慢，电流控制IGBT管(Insulated Gate Bipolar T变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分IGBT管l结构与工作原理lIGBT的静态工作特性lIGBT的动态特性lIGBT的栅极驱动及其方法直接驱动隔离驱动法集成模块驱动电路IGBT管结构与工作原理变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分MCTl输入阻抗高、驱动功率小、快速开关l电流大、耐压高。MCT输入阻抗高、驱动功率小、快速开关变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分开关元件的安全工作区及其保护l双极性晶体管二次击穿原因及对安全工作区的影响。l安全工作范围l保护环节-RC缓冲器开关元件的安全工作区及其保护双极性晶体管二次击穿原因及对安全变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分功率整流管l1.功率整流二极管l二极管的电路模型LDRsRpCjD:理想二极管Rp:并联电阻Rs:引线电阻Cj:结电容功率整流管1.功率整流二极管LDRsRpCjD:理想二变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.功率整流二极管l功率二极管的主要参数l正向导通压降VDF低压情况l反向漏电流及反向电压反向漏电流决定了二极管关断状态的损耗反向峰值电压(PIV)l反向恢复时间trr1.功率整流二极管功率二极管的主要参数变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.功率整流二极管l选择功率二极管的注意事项:正向压降要小，减小损耗，提高效率，尤其对大电流、低电压输出的电路反向恢复电流峰值IRm要小，反向恢复时间trr要小正向恢复电压VFRM要小，尤其是采用反向峰值电压(PIV)值高的整流管，及采用UFRD(超快恢复二极管)反向漏电流IR小，尤其是高电压和高结温应用的场合。1.功率整流二极管选择功率二极管的注意事项:变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分1.功率整流二极管l几种快恢复二极管l1.快恢复二极管(FRD:Fast Recovery Diode)反向恢复时间短l2.超快恢复二极管(UFRD:Ultra-FRD)正向导通损耗小，结电容小，运行温度可靠l3.肖特基二极管(SBD)肖特基势垒二极管(Sohottky Barrier Diode)Si-SBD:硅SBD GaAs:砷化鎵SBD正向压降比PN结二极管的VDF低1/2 2/3,trr约为10ns,适用于低电压的电力电子中。因为SBD结电容较大，反向漏电流比普通二极管大得多。1.功率整流二极管几种快恢复二极管变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分几种典型二极管的主要参数参数普通二极管FRDUFRDSi-SBDGaAs-SBDVDF(V)1.2 1.41.21.40.910.40.61 1.5Trr(ns)100020075025100105 10PIV(V)50100050100050100015100150 350可用频率 50Hz200KHz200KHz1MHz1MHz应用输入整流 输出整流 输出整流输出整流 输出整流48V或更高4 5V1224V几种典型二极管的主要参数参数普通FRDUFRDSi-SBDG变电站电气主接线是指变电站的变压器、输电线路怎样与电力系统相连接，从而完成输配电任务。变电站的主接线是电力系统接线组成中一个重要组成部分2.同步整流管(SR:Synchronous Rec