组合变流电路

1、电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组1第八章第八章 组合变流电路组合变流电路 电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组2第八章第八章 组合变流电路组合变流电路引言引言v基本的变流电路基本的变流电路 第第25章分别介绍的章分别介绍的AC/DC、DC/DC、AC/AC和和DC/AC四大类四大类基本的变流电路基本的变流电路 。v组合变流电路组合

2、变流电路 将某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新将某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能，即构成功能，即构成组合变流电路组合变流电路。v间接交流变流电路间接交流变流电路 先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先将交流电整流为直流电，再将直流电逆变为交流电，是先先整流后逆变整流后逆变的组合。的组合。 v间接直流变流电路间接直流变流电路 先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流为直流电，先将直流电逆变为交流电，再将交流电整流为直流电，是是先逆变后整流先逆变后整流的组合。的组合。 电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:

3、/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组3第一节第一节 间接交流变流电路间接交流变流电路v间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路间接交流变流电路由整流电路、中间直流电路和逆变电路构成和逆变电路构成。v分为分为电压型电压型间接交流变流电路和间接交流变流电路和电流型电流型间接交间接交流变流电路流变流电路间接交流变流电路的逆变部分多采用间接交流变流电路的逆变部分多采用 PWM控制控制。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组4第一节第一

4、节 间接交流变流电路间接交流变流电路电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组5一一. 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理v当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有当负载为电动机时，通常要求间接交流变流电路具有再再生反馈电力生反馈电力的能力，要求输出电压的大小和频率可调，的能力，要求输出电压的大小和频率可调，此时该电路又名此时该电路又名交直交变频电路交直交变频电路。 不能再生反馈电力不能再生反馈电力的电压型间接交流变流电路的整流部分的电压型间接交流变流电路的

5、整流部分采用的是不可控整流，它只能由电源向直流电路输送功率，采用的是不可控整流，它只能由电源向直流电路输送功率，而不能反馈电力。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，而不能反馈电力。图中逆变电路的能量是可以双向流动的，若负载能量反馈到中间直流电路，将导致电容电压升高，若负载能量反馈到中间直流电路，将导致电容电压升高，称为称为泵升电压泵升电压。1.电压型间接交流电压型间接交流 变流电路变流电路图图8-1 8-1 不能再生反馈的电压型间接交流变流电路不能再生反馈的电压型间接交流变流电路电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http

6、:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组6一一. 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理v使电路具备使电路具备再生反馈电力再生反馈电力的的能力的方法能力的方法 ：l 带有带有泵升电压限制电路泵升电压限制电路的电压的电压型间接交流变流电路。型间接交流变流电路。 当泵升电压超过一定数值时，当泵升电压超过一定数值时，使使V V0 0导通，把从负载反馈的能量导通，把从负载反馈的能量消耗在消耗在R R0 0上。上。图图8 82 2 带有泵升电压限制电路带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路的电压型间接交流变流电路l 利用利用可控变流器实现再生反馈可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流

7、变流电路。的电压型间接交流变流电路。 当负载回馈能量时，可控变流当负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，将电能器工作于有源逆变状态，将电能反馈回电网。反馈回电网。图图8 83 3 利用可控变流器实现再生利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电路反馈的电压型间接交流变流电路电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组7一一. 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理l整流和逆变均为整流和逆变均为PWM控制控制的的电压型间接交流变流电路。电压型间接交流变流电路

8、。 整流和逆变电路的构成完整流和逆变电路的构成完全相同，均采用全相同，均采用PWM控制，能控制，能量可双向流动。输入输出电流量可双向流动。输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。且可实现电动机四象限运行。图图8 84 4 整流和逆变均为整流和逆变均为PWMPWM控制控制的电压型间接交流变流电路的电压型间接交流变流电路电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组8一一. 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理2.电流型

9、间接交流变流电路电流型间接交流变流电路l 整流电路为不可控的二极管整流电路为不可控的二极管整流时，电路不能将负载侧整流时，电路不能将负载侧的能量反馈到电源侧。的能量反馈到电源侧。 图图8-5 8-5 不能再生反馈电力的不能再生反馈电力的电流型间接交流变流电路电流型间接交流变流电路图图8-6 采用可控整流的采用可控整流的电流型间接交流变流电路电流型间接交流变流电路l 为使电路具备再生反馈电为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：力的能力，可采用： 整流电路采用晶闸管可整流电路采用晶闸管可控整流电路。控整流电路。 负载回馈能量时，可控负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变变流器工作于有源逆变状态

10、，使状态，使中间直流电压中间直流电压反极性。反极性。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组9一一. 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理整流和逆变均为整流和逆变均为PWM控控制的电流型间接交流变流制的电流型间接交流变流电路电路通过对整流电路的通过对整流电路的PWM控制使输入电流为正弦控制使输入电流为正弦并使输入功率因数为并使输入功率因数为1。图图8-8 8-8 整流和逆变均为整流和逆变均为PWMPWM控制控制的电流型间接交流变流电路的电流型间接交流变流电路图图8

11、-7 8-7 电流型交电流型交- -直直- -交交PWMPWM变频电路变频电路 实现再生反馈的电路图实现再生反馈的电路图负载为三相异步电动机，负载为三相异步电动机，适用于较大容量的场合。适用于较大容量的场合。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组10二二. 交直交变频器交直交变频器l晶闸管晶闸管直流直流电动机传动系统存在一些固有的电动机传动系统存在一些固有的缺点缺点：(1) 受使用环境条件制约；受使用环境条件制约；(2) 需要定期维护；需要定期维护；(3) 最高速度

12、最高速度和容量受限制等。和容量受限制等。l交流交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外还具有：还具有：(1) 交流电动机结构简单，可靠性高；交流电动机结构简单，可靠性高；(2) 节能；节能；(3) 高精度，快速响应等优点。高精度，快速响应等优点。l采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高的，消耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高的，具有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种具有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种方式。方

13、式。l笼型异步电动机的定子频率控制方式，有：笼型异步电动机的定子频率控制方式，有：(1) 恒压频恒压频比比(U/f)控制；控制；(2) 转差频率控制；转差频率控制；(3) 矢量控制；矢量控制；(4) 直直接转矩控制等。接转矩控制等。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组11二二. 交直交变频器交直交变频器1.恒压频比控制恒压频比控制l为避免电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流为避免电动机因频率变化导致磁饱和而造成励磁电流增大增大,引起功率因数和效率的降低，需对变

14、频器的电引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压和频率的比率进行控制，使该比率保持恒定，即恒压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。压频比控制，以维持气隙磁通为额定值。恒压频比控制是比较简单，被广泛采用的控制方式。恒压频比控制是比较简单，被广泛采用的控制方式。该方式被用于转速开环的交流调速系统，适用于生产该方式被用于转速开环的交流调速系统，适用于生产机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。机械对调速系统的静、动态性能要求不高的场合。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http

15、:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组12二二. 交直交变频器交直交变频器转速给定既作为调节加减速的频率转速给定既作为调节加减速的频率f 指令值，同时经过适当分指令值，同时经过适当分压，作为定子电压压，作为定子电压U1的指令值。该比例决定了的指令值。该比例决定了U/f比值，可以比值，可以保证压频比为恒定。保证压频比为恒定。在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号转换为在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号转换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号按设定斜率逐渐变化的斜坡信号ugt，从而使电动机的电压和，从而使电动机的电压和转速都平缓地升高或降低，避免产生冲击。转速都平缓地升

16、高或降低，避免产生冲击。图图8-9 8-9 采用恒压频比控制的变频调速系统框图采用恒压频比控制的变频调速系统框图电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组13二二. 交直交变频器交直交变频器给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电压、给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电压、频率。绝对值变换器输出频率。绝对值变换器输出u ugtgt的绝对值的绝对值u uabsabs，电压频率控制环，电压频率控制环节根据节根据u uabsabs及及u ugtgt的极性得

17、出电压及频率的指令信号，经的极性得出电压及频率的指令信号，经PWMPWM生成环节形成控制逆变器的生成环节形成控制逆变器的PWMPWM信号，再经驱动电路控制变信号，再经驱动电路控制变频器中频器中IGBTIGBT的通断，使变频器输出所需频率、相序和大小的的通断，使变频器输出所需频率、相序和大小的交流电压，从而控制交流电机的转速和转向。交流电压，从而控制交流电机的转速和转向。图图8-9 8-9 采用恒压频比控制的变频调速系统框图采用恒压频比控制的变频调速系统框图电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩

18、学院物理与机电学院电气教研组14二二. 交直交变频器交直交变频器2.转差频率控制转差频率控制l在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制磁转矩近似与转差角频率成正比。因此，控制w ws就相就相当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率子频率w w 1 = w wr + w ws ，则，则w w 1随实际转速随实际转速w wr增加或减小，增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。l转差频率控制方

19、式可达到较好的静态性能，但这种方转差频率控制方式可达到较好的静态性能，但这种方法是基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。法是基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组15二二. 交直交变频器交直交变频器3.矢量控制矢量控制l异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多异步电动机的数学模型是高阶、非线性、强耦合的多变量系统。传统设计方法无法达到理想的动态性能。变量系统。传统设计方法无法达到理想的动态性能。l矢量控制方式基于异步电机的

20、按转子磁链定向的动态矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的动态模型，将定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩模型，将定子电流分解为励磁分量和与此垂直的转矩分量，参照直流调速系统的控制方法，分别独立地对分量，参照直流调速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制，类似直流调速系统中的双闭两个电流分量进行控制，类似直流调速系统中的双闭环控制方式。环控制方式。控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制系统较为复杂，但可获得与直流电机调速相当的控制性能。控制性能。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/

21、电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组16二二. 交直交变频器交直交变频器4.直接转矩控制直接转矩控制直接转矩控制方法同样是基于动态模型的，其控制闭直接转矩控制方法同样是基于动态模型的，其控制闭环中的内环，直接采用了转矩反馈，并采用砰环中的内环，直接采用了转矩反馈，并采用砰砰控砰控制，可以得到转矩的快速动态响应。并且控制相对要制，可以得到转矩的快速动态响应。并且控制相对要简单许多。简单许多。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组17三三. 恒压恒频恒压恒频(

22、CVCF)电源电源vCVCF电源主要用作不间断电源电源主要用作不间断电源( (UPS) 。 UPS -Uninterruptible Power SuppliesvUPS是指当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常是指当交流输入电源（习惯称为市电）发生异常或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，或断电时，还能继续向负载供电，并能保证供电质量，使负载供电不受影响的装置使负载供电不受影响的装置。vUPS广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。求高的场合。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路h

23、ttp:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组18三三. 恒压恒频恒压恒频(CVCF)电源电源1.UPS基本基本工作原理工作原理:图图8-10 UPS8-10 UPS基本结构原理图基本结构原理图 市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再逆变为逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流恒频恒压的交流电向负载供电。同时，整流器输出给蓄电池充电，保证蓄电池的电量充足。器输出给蓄电池充电，保证蓄电池的电量充足。 此时负载可得到的高质量的交流电压，具有稳压、稳频性此时负载可得到的高质量的交流电压，

24、具有稳压、稳频性能，也称为稳压稳频电源。能，也称为稳压稳频电源。 市电异常乃至停电时，蓄电池的直流电经逆变器变换为恒市电异常乃至停电时，蓄电池的直流电经逆变器变换为恒频恒压交流电继续向负载供电，供电时间取决于蓄电池容频恒压交流电继续向负载供电，供电时间取决于蓄电池容量的大小。量的大小。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组19三三. 恒压恒频恒压恒频(CVCF)电源电源图图8-12 8-12 具有旁路电源系统的具有旁路电源系统的UPSUPS 增加旁路电源系统，增加旁

25、路电源系统，可使负载供电可靠性可使负载供电可靠性进一步提高。进一步提高。图图8-11 8-11 用柴油发电机作用柴油发电机作为后备电源的为后备电源的UPSUPS 为了保证长时间不间为了保证长时间不间断供电，可采用柴油断供电，可采用柴油发电机（简称油机）发电机（简称油机）作为后备电源。作为后备电源。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组20三三. 恒压恒频恒压恒频(CVCF)电源电源2.UPS主电路结构主电路结构图图8-13 8-13 小容量小容量UPSUPS主电路主

26、电路 小容量的小容量的UPS，整流部，整流部分使用二极管整流器和分使用二极管整流器和直流斩波器直流斩波器(PFC)，可获，可获得较高的交流输入功率得较高的交流输入功率因数，逆变器部分使用因数，逆变器部分使用IGBT并采用并采用PWM控制，控制，可获得良好的控制性能。可获得良好的控制性能。图图8-14 8-14 大功率大功率UPSUPS主电路主电路 大容量大容量UPS主电路。采主电路。采用用PWM控制的逆变器开控制的逆变器开关频率较低，通过多重关频率较低，通过多重化联结降低输出电压中化联结降低输出电压中的谐波分量。的谐波分量。 电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八

27、章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组21第二节第二节. 间接直流变流电路间接直流变流电路v采用这种结构的变换原因：采用这种结构的变换原因：输出端与输入端需要隔离。输出端与输入端需要隔离。某些应用中需要相互隔离的多路输出。某些应用中需要相互隔离的多路输出。输出电压与输入电压的比例远小于输出电压与输入电压的比例远小于1或远大于或远大于1。交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电交流环节采用较高的工作频率，可以减小变压器和滤波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率高于感、滤波电容的体积和重量。工作频率高于20kHz这一人这一人耳

28、的听觉极限，可避免变压器和电感产生噪音。耳的听觉极限，可避免变压器和电感产生噪音。变压器变压器整流整流电路电路滤波器滤波器直流直流交流交流交流交流脉动直流脉动直流直流直流逆变逆变电路电路图图 8-15 8-15 间接直流变流电路的结构间接直流变流电路的结构 间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直流电，也称为直为直流电，也称为直-交交-直电路。直电路。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组22第二节第二节 间接直流

29、变流电路间接直流变流电路电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组23一一. 正激电路正激电路图图 8-16 8-16 正激电路的原理图正激电路的原理图图图 8-17 8-17 正激电路的理想化波形正激电路的理想化波形SuSiLiSOttttUiOOO 开关开关S S开通后，变压器绕组开通后，变压器绕组WW1 1两端的电压为上正下负，与其两端的电压为上正下负，与其耦合的耦合的WW2 2绕组两端的电压也绕组两端的电压也是上正下负。因此是上正下负。因此VDVD1 1处于通处

30、于通态，态，VDVD2 2为断态，电感为断态，电感L L的电的电流逐渐增长；流逐渐增长； S S关断后，电感关断后，电感L L通过通过VDVD2 2续流，续流，VDVD1 1关断。变压器的励磁电流关断。变压器的励磁电流经经N N3 3绕组和绕组和VDVD3 3流回电源，所流回电源，所以以S S关断后承受的电压关断后承受的电压为为 。iSUNNu)1 (311.正激电路正激电路(Forward)的工作过程的工作过程电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组24一一. 正激

31、电路正激电路BRBSBHO图图 8-18 8-18 磁心复位过程磁心复位过程输出电压输出电压输出滤波电输出滤波电感电流连续感电流连续的情况下的情况下输出电感电输出电感电流不连续时流不连续时TtNNUUon12ioi12oUNNU2.变压器的磁心复位变压器的磁心复位on31rsttNNtl开关开关S开通后，变压器的激磁电流开通后，变压器的激磁电流由零开始，随时间线性的增长，直由零开始，随时间线性的增长，直到到S关断。为防止变压器的激磁电关断。为防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在感饱和，必须设法使激磁电流在S关断后到下一次再开通的时间内降关断后到下一次再开通的时间内降回零，这一过程称为

32、回零，这一过程称为变压器的磁心变压器的磁心复位复位。l变压器的磁心复位时间为变压器的磁心复位时间为电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组25二二. 反激电路反激电路1.工作过程：工作过程：图图 8-20 8-20 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形 SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图 8-19 8-19 反激电路原理图反激电路原理图 S开通后，开通后，VD处于断态，处于断态，W1绕组的电流线性增绕组的电流线性增长，电感储能增加；长，电感储能

33、增加； S关断后，关断后，W1绕组的电绕组的电流被切断，变压器中的流被切断，变压器中的磁场能量通过磁场能量通过W2绕组绕组和和VD向输出端释放。向输出端释放。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组26二二. 反激电路反激电路2.反激电路的工作模式：反激电路的工作模式： 电流连续模式：当电流连续模式：当S S开通时，开通时，WW2 2绕组中的电流绕组中的电流尚未下降到尚未下降到零零。输出电压关系：输出电压关系： 电流断续模式：电流断续模式：S开通前，开通前，W2绕组中

34、的电流绕组中的电流已经下降到零已经下降到零。 输出电压高于式（输出电压高于式（8-3）的计）的计算值，并随负载减小而升高，算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况在负载为零的极限情况下，下， ，因此反激电路，因此反激电路不应工作于负载开路状态。不应工作于负载开路状态。offon12iottNNUUoU(8-3)图图 8-20 8-20 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形 SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图 8-19 8-19 反激电路原理图反激电路原理图 电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友

35、http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组27三三. 半桥电路半桥电路lS1与与S2交替导通，使变压器一次侧交替导通，使变压器一次侧形成幅值为形成幅值为Ui/2的交流电压。改变的交流电压。改变开关的占空比，就可以改变二次侧开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压整流电压ud的平均值，也就改变了的平均值，也就改变了输出电压输出电压Uo。lS1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，处于通态，S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态处于通态;l当两个开关都关断时，变压器绕组当两个开关都关断时，变压器绕组N1中的电流为零，中的电流为零，VD1和和VD2都处于都处于通态，各分

36、担一半的电流。通态，各分担一半的电流。lS1或或S2导通时电感导通时电感L的电流逐渐上升，的电流逐渐上升，两个开关都关断时，电感两个开关都关断时，电感L的电流逐的电流逐渐下降。渐下降。S1和和S2断态时承受的峰值断态时承受的峰值电压均为电压均为Ui。1.工作过程工作过程图图 8-21 8-21 半桥电路原理图半桥电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO图图 8-22 8-22 半桥电路的理想化波形半桥电路的理想化波形电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友

37、http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组28三三. 半桥电路半桥电路2.数量关系数量关系l 由于电容的隔直作用，半桥电路对由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时间不对称而造由于两个开关导通时间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。变压器的偏磁和直流磁饱和。图图 8-21 8-21 半桥电路原理图半桥电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOOOOOO图图 8-22 8-22 半桥电路的理想

38、化波形半桥电路的理想化波形当滤波电感当滤波电感L L的电流连续时：的电流连续时： 如果输出电感电流不连续，输出电压如果输出电感电流不连续，输出电压U U0 0将高于式（将高于式（8-48-4）的计算值，并随负）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况载减小而升高，在负载为零的极限情况下，下， TtNNUUon12io2i12oUNNU (8-4)(8-4)电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组29四四. 全桥电路全桥电路l全桥电路中，互为对角的两个开关全桥

39、电路中，互为对角的两个开关同同时时导通，同一侧半桥上下两开关导通，同一侧半桥上下两开关交替交替导通，使变压器一次侧形成幅值为导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的交流电压，改变占空比就可以改变的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。输出电压。l当当S1与与S4开通后，开通后，VD1和和VD4处于通态，处于通态，电感电感L的电流逐渐上升；的电流逐渐上升；lS2与与S3开通后，二极管开通后，二极管VD2和和VD3处于处于通态，电感通态，电感L的电流也上升。的电流也上升。l当当4个开关都关断时，个开关都关断时，4个二极管都处个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电于通态，各分担一半的电感电流，电

40、感感L的电流逐渐下降。的电流逐渐下降。S1和和S2断态时承断态时承受的峰值电压均为受的峰值电压均为Ui。1.工作过程工作过程图图 8-23 8-23 全桥电路原理图全桥电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 8-24 8-24 全桥电路的理想化波形全桥电路的理想化波形电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组30四四. 全桥电路全桥电路l如果如果S1、S4与与S2、S3的导通时间不的导通时

41、间不对称，则交流电压对称，则交流电压uT中将含有直流中将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大分量，会在变压器一次侧产生很大的直流的直流 分量，造成磁路饱和，因此分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可在一次侧回路串联一的产生，也可在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。个电容，以阻断直流电流。2.数量关系数量关系滤波电感电流连续时：滤波电感电流连续时： (8-5)输出电感电流断续时，输出电压输出电感电流断续时，输出电压Uo将将高于式（高于式（8-5）的计算值，并随负载减）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下：小而升高，

42、在负载为零的极限情况下： TtNNUUon12io2i12oUNNU 图图 8-23 8-23 全桥电路原理图全桥电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 8-24 8-24 全桥电路的理想化波形全桥电路的理想化波形电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组31五五. 推挽电路推挽电路图图 8-25 8-25 推挽电路原理图推挽电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonT

43、tttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 8-26 8-26 推挽电路的理想化波形推挽电路的理想化波形l 推挽电路中两个开关推挽电路中两个开关S S1 1和和S S2 2交替导交替导通，在绕组通，在绕组N N1 1和和N N, ,1 1两端分别形成两端分别形成相位相反的交流电压。相位相反的交流电压。l S S1 1导通时，二极管导通时，二极管VDVD1 1处于通态，处于通态，电感电感L L的电流逐渐上升。的电流逐渐上升。l S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，处于通态，电感电感L电流也逐渐上升。电流也逐渐上升。l 当两个开关都关断时，当两个开关都关断时，VDVD1

44、1和和VDVD2 2都处于通态，各分担一半的电流。都处于通态，各分担一半的电流。S S1 1和和S S2 2断态时承受的峰值电压均为断态时承受的峰值电压均为2 2倍倍U Ui i。1.工作过程工作过程电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组32五五. 推挽电路推挽电路图图 8-25 8-25 推挽电路原理图推挽电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 8-26 8-26 推挽电路的理想化波

45、形推挽电路的理想化波形2.数量关系数量关系l S S1 1和和S S2 2同时导通，相当于变同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通。应避免两个开关同时导通。 滤波电感滤波电感L L电流连续时：电流连续时：(8-6)(8-6) 输出电感电流不连续时，输出电压输出电感电流不连续时，输出电压U Uo o将高于式（将高于式（8-68-6）的计算值，并）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，极限情况下，TtNNUUon12io2i12oUNNU 电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路

46、第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组33五五. 推挽电路推挽电路电路电路优点优点缺点缺点功率范围功率范围应用领域应用领域正激正激电路较简单，成本低，电路较简单，成本低，可靠性高，驱动电路可靠性高，驱动电路简单简单变压器单向激磁，变压器单向激磁，利用率低利用率低几百几百W几几kW各种中、小功各种中、小功率电源率电源反激反激电路非常简单，成本电路非常简单，成本很低，可靠性高，驱很低，可靠性高，驱动电路简单动电路简单难以达到较大的功率，难以达到较大的功率，变压器单向激磁，利变压器单向激磁，利用率低用率低几几W几十几十W小功率电子设备

47、、小功率电子设备、计算机设备、消计算机设备、消费电子设备电源。费电子设备电源。全桥全桥变压器双向励磁，变压器双向励磁，容易达到大功率容易达到大功率结构复杂，成本高，有直结构复杂，成本高，有直通问题，可靠性低，需要通问题，可靠性低，需要复杂的多组隔离驱动电路复杂的多组隔离驱动电路几百几百W几百几百kW大功率工业用电大功率工业用电源、焊接电源、源、焊接电源、电解电源等电解电源等半桥半桥变压器双向变压器双向励励磁，没磁，没有变压器偏磁问题，有变压器偏磁问题，开关较少，成本低开关较少，成本低有直通问题，可靠性有直通问题，可靠性低，需要复杂的隔离低，需要复杂的隔离驱动电路驱动电路几百几百W几几kW各种工

48、业用电源，各种工业用电源，计算机电源等计算机电源等推挽推挽变压器双向励磁，变压变压器双向励磁，变压器一次侧电流器一次侧电流回路回路中只中只有一个开关，通态损耗有一个开关，通态损耗较小，驱动简单较小，驱动简单有偏磁问题有偏磁问题几百几百W几几kW低输入电压的电低输入电压的电源源表表 8-1 8-1 各种不同的间接直流变流电路的比较各种不同的间接直流变流电路的比较电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组34图图 8-27 8-27 全波整流电路和全波整流电路和全桥整流电路

49、原理图全桥整流电路原理图六六. 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流l 双端电路中常用的整流电路形式双端电路中常用的整流电路形式为全波整流电路和全桥整流电路。为全波整流电路和全桥整流电路。a a）全波整流电路）全波整流电路1.全波整流电路的特点全波整流电路的特点 优点：电感优点：电感L的电流回路中只有的电流回路中只有一个二极管压降，损耗小，而且一个二极管压降，损耗小，而且整流电路中只需要整流电路中只需要2个二极管，个二极管，元件数较少。元件数较少。 缺点：二极管断态时承受的反压缺点：二极管断态时承受的反压较高，对器件耐压要求较高，而较高，对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕组有中心抽头，且变压器二次侧绕组有中心抽头，结构较复杂。结构较复杂。 适用场合：输出电压较低的情况适用场合：输出电压较低的情况下（下（100V）。）。电力电子技术校级精品课电力电子技术校级精品课 第八章组合变流电路第八章组合变流电路http:/ 电子发烧友 http:/ 电子技术论坛 龙岩学院物理与机电学院电气教研组35六六. 全波整流和全桥整流全波整流和全桥整流a a）全波整流电路）全波整流电路b b）全桥整流电路）全桥整流电路2.全桥电路的特点全桥电路的特点 优点：二极管在断态承受优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，的电压仅为交流电压幅值，变压器的