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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,9,章多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,*,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,1,电力电子学,电力电子变换和控制技术,（第三版）,陈 坚 编著,华中科技大学,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 1电力电子,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,2,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 29.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,3,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 39.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,4,组合型电力电子变换电源,主要特点,满足高档负载的供电要求,减小对其供电电源的负面影响,可能比一级变换电源装置（如带工频变压器的变换器）重量更轻、体积更小、效率更高,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 4组合型电,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,5,变速恒频交流发电系统,传统发电,（同步发电机发电）,转子运行在同步转速，同时定子侧交流电压的频率恒定,恒速、恒频交流发电,新能源发电,转子并不运行在同步转速，但定子侧交流电压的频率恒定,变速、恒频交流发电,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 5变速恒频,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,6,直驱型永磁同步电机风力发电系统,AC/DCDC/DCDC/AC,三级变换系统,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 6直驱型永,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,7,直驱型永磁同步电机风力发电系统,2.AC/DCDC/AC,两级变换系统,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 7直驱型永,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,8,绕线型转子交流励磁双馈异步电机风力发电系统,双馈发电,电机为绕线式异步电机,变流器,输出频率,f,2,、电压,V,2,的三相交流电流,i,2,给三相转子绕组,发电机的定子向电网送电（馈电）,需要升速齿轮箱,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 8绕线型转,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,9,变速恒频交流发电系统小结,直驱型发电,双馈型发电,不需要增速齿轮箱,变流器的功率应按发电机全功率设计,需要增速齿轮箱,变流器功率为变速范围的转差功率,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 9变速恒频,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,10,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 109.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,11,太阳能光伏发电系统,特点,光伏电池输出的电压较低，容量小，需要串、并联组合使用,太阳能电池单元的输出电压、电流伏安特性和输出功率特性受太阳光照强度和温度影响,-,设计有最大功率点跟踪控制（,MPPT,）,常在发电系统中引入储能装置,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 11太阳能,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,12,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 129.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,13,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,交流输电,直流输电,输电距离、容量受限,长距离输电电力系统的安全稳定降低,输电距离、容量不受限,不存在因传输功率过大而引起发电机运行不稳定问题,需要,3,根输电线，线路损耗较大,需要,2,根输电线，线路损耗较大,能把两个不同频率的交流电力系统连接在一起相互交换功率,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 13晶闸管,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,14,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 14晶闸管,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,15,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,(,续,),直流输电实现,输电线的首端采用高压晶闸管相控整流器，把交流电变为直流电,输电线末端采用高压晶闸管相控有源逆变器把直流电变为交流电,整流器、逆变器中晶闸管由很多晶闸管串联构成，并由多个三相桥变换器组合，构成复合型高压、大功率整流器、逆变器,缺点：,输电系统存在严重的谐波，且功率因数低,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 15晶闸管,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,16,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 169.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,17,转速：,交流异步电动机变频变速传动系统,电磁转矩：,运行区域：,SV,c,时才有电流,i,p,，,C,1,越大,V,c,脉动越小，但电源脉冲电流,i,1,宽度更窄、更尖，畸变更大,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 269.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,27,9.6.1,含升压（,Boost,）型功率因数校正器的高频整流,(,续,),1,、可实现输入电流,i,s,的波形与交流电源电压,v,s,的波形同相,-,功率因数为,1,2,、电压闭环可保证输出电压,V,o,为恒定指令值,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 279.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,28,9.6.1,含升压（,Boost,）型功率因数校正器的高频整流,(,续,),1,、,输入电流连续，谐波频率高，,EMI,小,主要优点：,主要缺点：,2,、,输入电感可减少对输入滤波器的要求，可防止电网对主电路高频瞬态冲击,3,、,开关器件的电压不超过输出电压值,输入、输出间没有绝缘隔离,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 289.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,29,9.6.2,带反激式功率因数校正器的高频整流,1,、,反激变换器工作在不连续导电模式（,DCM,）,2,、,反激变换器基本工作原理,特点：,电源与负载有变压器隔离,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 299.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,30,9.6.3,电池充电电源,1,、,恒流（限压）充电阶段,两个充电阶段：,2,、,恒压（限流）充电阶段,为了消除各单体电池端电压不平衡现象，通过提升电池充电端电压到稍高于浮充电压值的均充电压，而使充电不足的电池容量得到补足,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 309.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,31,9.6.3,电池充电电源,(,续,),1,、,恒流（限压）充电阶段,：,VV,Ref,，,V,2,下降，,D,2,导通，,D,1,阻断，电流调节器,IR,退出调节作用，电压调节器,VR,工作,两个充电阶段：,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 319.6,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,32,9.1,变速恒频交流发电系统,9.2,太阳能光伏发电系统,9.3,晶闸管相控整流,有源逆变的直流输电系统,9.4,交流异步电动机变频变速传动系统,*9.5 AC/DC,DC/AC,恒压、横频（,CVCF,）不间断电源,UPS,9.6,带功率因数校正（,APFC,）的开关电源和充电电源,9.7,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,9.8,感应加热电源、电焊和电磁灶电源,第九章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 329.1,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,33,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,1,、,白炽灯：热光源，电一光转换效率很低,照明方式：,白炽灯与荧光灯差异：,2,、,荧光灯：冷光源，,50HZ,电源供电时电一光转换效率也比钨丝炽热发光效率高,3-4,倍,3,、,LED,：节能效果非常显著,1,、电阻温度系数为正值,2,、电阻温度系数为负值,-,必须加入镇流器,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 33荧光灯,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,34,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,(,续,),1,、,串联一个稳流电感（压降,V,L,远大于灯光压降,V,R,），电容,C,S,是用来补偿功率因数，小电容,C,1,用于降低起动过程中的过压和无线电干扰,2,、,双金属片开关,K,1,（起辉器）在常温下闭合。合上开关,K,后，电源经电感,L,和,K,1,形成回路，使,K,1,发热迅速断开电路，,L,感应高压反电势加在灯管两个电极之间使气体开始放电，点燃灯投入工作。正常工作时电极温度高使,K,1,保持断开状态。一旦断开电源开关,K,，,K,1,恢复到闭合状态。,基本原理：,第9章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用 34荧光灯,第,9,章 多级开关电路组合型电力电子变换电源的应用,35,荧光灯,-,电子镇流器照明电源,(,续,),电感作镇流器缺点：,采用,50HZ,电源供电，,L,值比较大，灯管电流在半个电源周期脉动一次,高频电子镇流
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