電力電子裝置

第8章電力電子安裝8.1開關(guān)電源8.2不延續(xù)電源〔UPS〕8.3變頻調(diào)速安裝8.4電力電子系統(tǒng)可靠性概述電力電子安裝8.1.1開關(guān)電源的任務(wù)原理指起電壓調(diào)整功能的器件一直任務(wù)在線性放大區(qū)的直流穩(wěn)壓電源。穩(wěn)壓電源：通常分為線性穩(wěn)壓電源和開關(guān)穩(wěn)壓電源。簡稱開關(guān)電源(SwitchingPowerSupply)，指起電壓調(diào)整功能的器件一直以開關(guān)方式任務(wù)的一種直流穩(wěn)壓電源。1、線性穩(wěn)壓電源：2、開關(guān)穩(wěn)壓電源：8.1開關(guān)電源1、線性穩(wěn)壓電源：優(yōu)點：優(yōu)良的紋涉及動態(tài)呼應(yīng)特性；缺陷：〔1〕輸入采用50Hz工頻變壓器，體積龐大；〔2〕電壓調(diào)整器件任務(wù)在線性放大區(qū)內(nèi),損耗大,效率低；〔3〕過載才干差。圖8.1.1線性穩(wěn)壓電源方框圖2、開關(guān)電源：50Hz單相交流220V電壓或三相交流220V/380V電壓經(jīng)EMI防電磁干擾電源濾波器，直接整流濾波，然后再將濾波后的直流電壓經(jīng)變換電路變換為數(shù)十或數(shù)百kHz的高頻方波或準方波電壓，經(jīng)過高頻變壓器隔離并降壓(或升壓)后，再經(jīng)高頻整流、濾波電路，最后輸出直流電壓。圖8.1.2開關(guān)電源原理框圖任務(wù)原理：8.1.2開關(guān)電源的運用圖8.1.4直流操作電源電路原理圖主電路采用半橋變換電路，額定輸出直流電壓為220V，輸出電流為10A。8.2不延續(xù)電源——UninterrupitablePowerSystem,簡稱UPSUPS電源安裝在保證不延續(xù)供電的同時，還能提供穩(wěn)壓、穩(wěn)頻和波形失真度極小的高質(zhì)量正弦波電源。

目前，在計算機網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)、郵電通訊、銀行證劵、電力系統(tǒng)、工業(yè)控制、醫(yī)療、交通、航空等領(lǐng)域得到廣泛運用。不延續(xù)電源：8.2.1UPS的分類1、后備式UPS根據(jù)任務(wù)方式，UPS電源分：圖8.3.1后備式UPS的根本構(gòu)造市電存在時，逆變器不任務(wù)，市電經(jīng)交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后，向負載供電，同時充電器任務(wù)，對蓄電池組浮充電。市電掉電時，逆變器任務(wù)，將蓄電池供應(yīng)的直流電壓變換成穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的交流電壓，繼續(xù)向負載供電。特點：構(gòu)造簡單、本錢低、運轉(zhuǎn)效率高、價錢廉價，但其輸出電壓穩(wěn)壓精度差，市電掉電時，輸出有轉(zhuǎn)換時間。適于小功率。2、線式UPS圖8.3.2在線式UPS的根本構(gòu)造正常任務(wù)時，市電經(jīng)整流器變成直流后，再經(jīng)逆變器變換成穩(wěn)壓、穩(wěn)頻的正弦波交流電壓供應(yīng)負載。當市電掉電時，由蓄電池組向逆變器供電，以保證負載不延續(xù)供電。假設(shè)逆變器發(fā)生缺點，UPS那么經(jīng)過靜態(tài)開關(guān)切換到旁路，直接由市電供電。當缺點消逝后，UPS又重新切換到由逆變器向負載供電。特點：總是處于穩(wěn)壓、穩(wěn)頻供電形狀，輸出電壓動態(tài)呼應(yīng)特性好，波形畸變小，其供電質(zhì)量明顯優(yōu)于后備式UPS。8.2.2UPS電源中的整流器1〕對于小功率UPS，整流器普通采用二極管整流電路，蓄電池充電由專門的充電器來完成。2〕對于中大功率UPS，整流器普通采用相控式整流電路,它具有雙重功能，在向逆變器提供直流電源的同時，還要向蓄電池進展充電。3〕減少UPS注入電網(wǎng)的諧波電流的方法：4〕目前，比較先進的UPS采用PWM整流電路，可以做到注入電網(wǎng)的電流根本接近正弦波，使其功率因數(shù)接近1，大大降低了UPS對電網(wǎng)的諧波污染。概述：任務(wù)原理圖8.3.3單相PWM整流電路的原理框圖在PWM整流電路的交流輸入端AB產(chǎn)生一個正弦波調(diào)制PWM波uAB，uAB中除了含有與電源同頻率的基波分量外，還含有與開關(guān)頻率有關(guān)的高次諧波。由于電感Ls的濾波作用，這些高次諧波電壓只會使交流電流is產(chǎn)生很小的脈動。假設(shè)忽略這種脈動，is為頻率與電源頻率一樣的正弦波。在交流電源電壓us一定時，is的幅值和相位由uAB中基波分量的幅值及其與us的相位差決議。改動uAB中基波分量的幅值和相位，就可以使is與us同相位，電路任務(wù)在整流形狀，且功率因數(shù)為1。直流輸出電壓給定信號Ud*和實踐的直流電壓Ud比較后送入PI調(diào)理器，PI調(diào)理器的輸出即為整流器交流輸入電流的幅值，它與規(guī)范正弦波相乘后構(gòu)成交流輸入電流的給定信號is*，is*與實踐的交流輸入電流is進展比較，誤差信號經(jīng)比例調(diào)理器放大后送入比較器，再與三角載波信號比較構(gòu)成PWM信號。該PWM信號經(jīng)驅(qū)動電路后去驅(qū)動主電路開關(guān)器件，便可使實踐的交流輸入電流跟蹤指令值，從而到達控制輸出電壓的目的。圖8.3.4直接電流控制系統(tǒng)構(gòu)造圖單相PWM整流電路采用直接電流控制時的控制系統(tǒng)構(gòu)造簡圖圖8.3.5UPS逆變器及其控制原理框圖主電路采用全橋逆變電路，為濾去開關(guān)頻率噪聲，輸出采用LC濾波電路，且采用較小的LC濾波器。輸出隔離變壓器實現(xiàn)逆變器與負載隔離，防止它們之間電的直接聯(lián)絡(luò)，從而減少干擾。8.2.3UPS電源中的逆變器8.2.4UPS的靜態(tài)開關(guān)為了進一步提高UPS電源的可靠性，在線式UPS均裝有靜態(tài)開關(guān)，將市電作為UPS的后備電源，在UPS發(fā)生缺點或維護檢修時，無延續(xù)地將負載切換到市電上，由市電直接供電。圖8.2.4單相輸出UPS的靜態(tài)開關(guān)原理圖1、任務(wù)原理：2、電路構(gòu)造：靜態(tài)開關(guān)的主電路普通由兩只晶閘管開關(guān)反并聯(lián)組成，一只晶閘管用于經(jīng)過正半周電流，另一只晶閘管那么用于經(jīng)過負半周電流。8.3變頻調(diào)速安裝假設(shè)均勻地改動定子頻率，那么可以平滑地改動電機的轉(zhuǎn)速。由交流電機的轉(zhuǎn)速公式：可以看出：因此，在各種異步電機調(diào)速系統(tǒng)中，變頻調(diào)速的性能最好，使得交流電機的調(diào)速性能可與直流電機相媲美，同時效率高，是交流調(diào)速的主要開展方向。8.3.1變頻調(diào)速的根本控制方式〔1〕基頻以下的變頻調(diào)速〔2〕基頻以上的變頻調(diào)速〔3〕轉(zhuǎn)差頻率控制〔5〕控制直接轉(zhuǎn)矩〔4〕矢量控制8.3.2變頻調(diào)速安裝的分類〔1〕間接變頻調(diào)速安裝圖8.5.1間接變頻安裝的三種機構(gòu)方式按照電路構(gòu)造和控制方式的不同，間接變頻安裝又可以分為三種，如圖8.5.1〔a〕、〔b〕、〔c〕所示?！?〕直接變頻安裝圖8.3.2直接變頻安裝直接變頻安裝的構(gòu)造如圖8.5.2所示，它采用交一交變頻電路，只用一個變換環(huán)節(jié)，直接將恒壓恒頻的交流電源變換成VVVF電源。根據(jù)輸出波形，直接變頻安裝可以分成方波形和正弦波型兩種。此類變頻安裝普通只用于低速大容量的調(diào)速系統(tǒng)，如軋鋼機、球磨機、水泥回轉(zhuǎn)窯等。8.3.3SPWM變頻調(diào)速安裝圖8.5.3開環(huán)控制的SPWM的變頻調(diào)速系統(tǒng)構(gòu)造簡圖可靠性的根本概念為元件或系統(tǒng)在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內(nèi)，完成規(guī)定功能的才干。1、元件或系統(tǒng)的可靠性:2、失效：3、可靠性目的：描畫一個元件、安裝或系統(tǒng)的可靠程度的數(shù)量化的目的。當元件、安裝或系統(tǒng)不能完成規(guī)定的功能時，稱之為失效。4、常用可靠性目的：可靠度、失效率和平均無缺點時間8.4電力電子系統(tǒng)可靠性概述電磁兼容性概述電磁干擾EMI〔Electromagneticnterference〕電磁敏感度EMS〔ElectromagneticSusceptibility〕①電氣、電子