第6章 组合变流电路.

1、1第第6 6章章 组合变流电路组合变流电路浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第2页浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第3页v 组合变流电路组合变流电路：是将是将AC/DC、DC/DC、AC/AC和和DC/AC四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起四大类基本变流电路中的某几种基本的变流电路组合起来，以实现一定的新功能。来，以实现一定的新功能。v 间接交流变流电路间接交流变流电路：先将交流整流为直流，再逆变为交先将交流整流为直流，再逆变为交流，是先整流后逆变的组合。流，是先整流后逆变的组合。 应用应用： 交直交变流电路（交直交变流电路（Variable

2、 Voltage Variable FrequencyVVVF），主要用作变频器。），主要用作变频器。 恒压恒频变流电路（恒压恒频变流电路（Constant Voltage Constant FrequencyCVCF），主要用作不间断电源（），主要用作不间断电源（Uninterruptable Power SupplyUPS）。）。v 间接直流变流电路间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直先将直流逆变为交流，再整流为直流电，是先逆变后整流的组合。流电，是先逆变后整流的组合。 应用应用：各种开关电源（各种开关电源（Switching Mode Power SupplySMPS） 浙江

3、水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第4页v 间接交流变流电路主要按间接交流变流电路主要按电压型、电流型电压型、电流型进行分类。进行分类。v 间接交流变流电路，其间接交流变流电路，其逆变部分多采用逆变部分多采用PWM控制控制。6.1.1 间接交流变流电路原理间接交流变流电路原理1电压型间接交流变流电路电压型间接交流变流电路 电压型间接交流变流电路在负载能量反馈到中间直流电电压型间接交流变流电路在负载能量反馈到中间直流电路时，将导致电容电压升高，称为泵升电压，如果能量路时，将导致电容电压升高，称为泵升电压，如果能量无法反馈回交流电源，泵升电压会危及整个电路的安全无法反馈回交流电源，泵

4、升电压会危及整个电路的安全.AC（负载）AC（电源）图图6-1 不能再生不能再生反馈的电压型间反馈的电压型间接交流变流电路接交流变流电路 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第5页 为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路带有泵升电压限制电路的电压型间接交流变流电路当泵升电压超过一定数值时，使当泵升电压超过一定数值时，使V0导通，把从负载导通，把从负载反馈的能量消耗在反馈的能量消耗在R0上上 AC负载AC电源V0R0图图6-2 带有泵升电压限带有泵升电压限制电路的电压型间接交制电路的电压型间接交

5、流变流电路流变流电路 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第6页 利用可控变流器实现再生反馈的电压型间接交流变流电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路当负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，当负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，将电能反馈回电网。将电能反馈回电网。AC负载AC电源图图6-3 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 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第7页 整流和逆变均为整流和逆变均为PWM控制的电压型间接交流变流电路控制的电压型间接交流变流电路整流和

6、逆变电路的构成完全相同，均采用整流和逆变电路的构成完全相同，均采用PWM控制，控制，能量可双向流动。能量可双向流动。输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实输入输出电流均为正弦波，输入功率因数高，且可实现电动机四象限运行。现电动机四象限运行。 AC负载AC电源图图6-4 整流和逆变均为整流和逆变均为PWM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 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第8页2电流型间接交流变流电路电流型间接交流变流电路 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电路为不可控的二极管整流时，电路不能将负载侧的能量反馈到电源侧。的能量反

7、馈到电源侧。 为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：为使电路具备再生反馈电力的能力，可采用：整流电路采用晶闸管可控整流电路。整流电路采用晶闸管可控整流电路。负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，负载回馈能量时，可控变流器工作于有源逆变状态，使中间直流电压反极性。使中间直流电压反极性。AC负载AC电源AC负载AC电源再生反馈输送功率功率流向IdUdUL图图6-6 采用可控整流的电采用可控整流的电流型间接交流变流电路流型间接交流变流电路图图6-5 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 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第9页

8、整流和逆变均为整流和逆变均为PWM控制的电流型间接交流变流电路控制的电流型间接交流变流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波，并控制使输入电流为正弦波，并使输入功率因数为使输入功率因数为1。 M3整流C逆变LdVT1VT3VT5VT4VT6VT2UVWabc电源负载图图6-7 电流型交电流型交直直交交PWM变频电路变频电路图图6-8 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电路制的电流型间接交流变流电路 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第10页 晶闸管直流电动机传动系统存在一些固有的缺点：晶闸管直流电动机传动系统存在一些固有的缺

9、点：(1) 受使受使用环境条件制约；用环境条件制约；(2) 需要定期维护；需要定期维护；(3) 最高速度和容量最高速度和容量受限制等。受限制等。 交流调速传动系统除了克服直流调速传动系统的缺点外还交流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：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。 采用变频调速方式时，无论电机转速高低，转差功率的消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，具耗基本不变，系统效率是各种交流调速方式中最高的

10、，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。有显著的节能效果，是交流调速传动应用最多的一种方式。 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) 恒压频比恒压频比（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) 直接转直接转矩控制等。矩控制等。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第11页、恒压频比控制恒压频比控制 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，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，引起功率因数和效率的降低，需对变频器的电压和频率的引起功率因数和效率

11、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，即恒压频比控制，以比率进行控制，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。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。速系统的静、动态性能要求不高的场合。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第12页 工作原理：工作原理：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

12、值，同时经过适指令值，同时经过适当分压，作为定子电压当分压，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，由于频率和电压由同一给定值控制，因此可以保比值，由于频率和电压由同一给定值控制，因此可以保证压频比为恒定。证压频比为恒定。M电压及频率控制PWM生成驱动给定积分器绝对值变换器转速给定u、f 指令电机动正、反转uabsugtu*co图图6-9 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 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第13页 在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号转在给定信号之后设置的给定积分器，将阶跃给定信号

13、转换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号换为按设定斜率逐渐变化的斜坡信号ugt，从而使电动机，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。的电压和转速都平缓地升高或降低，避免产生冲击。 给定积分器输出的极性代表电机转向，幅值代表输出电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。绝对值变换器输出压、频率。绝对值变换器输出ugt的绝对值的绝对值uabs，电压频率，电压频率控制环节根据控制环节根据uabs及及ugt的极性得出电压及频率的指令信号，的极性得出电压及频率的指令信号，经经PWM生成环节形成控制逆变器的生成环节形成控制逆变器的PWM信号，再经驱信号，再经驱动电路控制变频

14、器中动电路控制变频器中IGBT的通断，使变频器输出所需频的通断，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。和转向。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第14页2转差频率控制转差频率控制 在稳态情况下，当稳态气隙磁通恒定时，异步电机电磁转在稳态情况下，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矩近似与转差角频率w ws成正比。因此，控制成正比。因此，控制w ws就相当于控就相当于控制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率制转矩。采用转速闭环的转差频率控制，使定子频率w w1 = w

15、 wr + w ws，则，则w w1随实际转速随实际转速w wr增加或减小，得到平滑而稳定增加或减小，得到平滑而稳定的调速，保证了较高的调速范围。的调速，保证了较高的调速范围。 转差频率控制方式可达到较好的静态性能，但这种方法是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。基于稳态模型的，得不到理想的动态性能。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第15页3矢量控制矢量控制矢量控制方式基于异步电机的按转子磁链定向的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动态模型，将定子电流分解为励磁分量和与此

16、垂直的转矩分量，参照直流调速系统的控制方法，直的转矩分量，参照直流调速系统的控制方法，分别独立地对两个电流分量进行控制，类似直流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环控制方式。调速系统中的双闭环控制方式。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。当的控制性能。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，可以得制闭环中的内环，直接采用了转矩反馈，可以得到转矩的快速动态响应。并且控制相对要简单许到转矩的快速动态响应。并且

17、控制相对要简单许多。多。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第16页 CVCF电源主要用作电源主要用作不间断电源（不间断电源（UPS）。UPS广泛应用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。于各种对交流供电可靠性和供电质量要求高的场合。 UPS基本工作原理是，基本工作原理是，市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，市电正常时，由市电供电，市电经整流器整流为直流，再逆变为再逆变为50Hz恒频恒压的交流电向负载供电。同时，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。整流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

18、到的高质量的交流电压，具有稳压、稳此时负载可得到的高质量的交流电压，具有稳压、稳频性能，也称为稳压稳频电源。频性能，也称为稳压稳频电源。 蓄电池市电整流器逆变器负载图图6-10 UPS基本结构原理图基本结构原理图 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第17页 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。 为了保证长时间不间断供电，可采用柴油发电机（简称油为了保证长时间不间断供电，可采用柴油发电机（简称油机

19、）作为后备电源。机）作为后备电源。 增加旁路电源系统，可使负载供电可靠性进一步提高。增加旁路电源系统，可使负载供电可靠性进一步提高。蓄电池市电整流器逆变器负载油机S12图图6-11 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UPS 蓄电池市电整流器逆变器负载油机1234转换开关CVCF电源旁路电源S1S2图图6-12 具有旁路电源系统的具有旁路电源系统的UPS 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第18页 UPS主电路结构主电路结构小容量的小容量的UPS，整流部分使用二极管整流器和直流斩，整流部分使用二极管整流器和直流斩波器（波器（PFC），可获得较高的交流输入功率因

20、数，逆），可获得较高的交流输入功率因数，逆变器部分使用变器部分使用IGBT并采用并采用PWM控制，可获得良好的控制，可获得良好的控制性能。控制性能。大容量大容量UPS主电路。采用主电路。采用PWM控制的逆变器开关频控制的逆变器开关频率较低，通过多重化联结降低输出电压中的谐波分量。率较低，通过多重化联结降低输出电压中的谐波分量。 市电整流器斩波器DCL蓄电池直流滤波器 逆变器交流滤波器交流开关负载图图6-13 小容量小容量UPS主电路主电路 蓄电池晶闸管开关整流器市电旁路电源晶闸管开关晶闸管开关负载交流滤波器逆变器用变压器GTO逆变器图图6-14 大功率大功率UPS主电路主电路 浙江水利水电专科

21、学校电气工程系第6章 组合变流电路 第19页 间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直间接直流变流电路：先将直流逆变为交流，再整流为直流电，也称为直流电，也称为直交交直电路。直电路。图 6-15 间接直流变流电路的结构间接直流变流电路的结构 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

22、电容的体积和重量。工作频率高于波电感、滤波电容的体积和重量。工作频率高于20kHz这一人耳的听觉极限，可避免变压器和电感产这一人耳的听觉极限，可避免变压器和电感产生噪音。生噪音。变压器整流电路滤波器直流交流交流脉动直流直流逆变电路 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第20页 逆变电路通常使用全控型器件，整流电路中通常采用快逆变电路通常使用全控型器件，整流电路中通常采用快恢复二极管、肖特基二极管或恢复二极管、肖特基二极管或MOSFET构成的同步整流构成的同步整流电路（电路（Synchronous Rectifier）。）。 间接直流变流电路分为间接直流变流电路分为单端单端(Si

23、ngle End)和和双端双端(Double End)电路电路两大类。两大类。单端电路：变压器中流过的是直流脉动电流，如正激单端电路：变压器中流过的是直流脉动电流，如正激电路和反激电路。电路和反激电路。双端电路：变压器中的电流为正负对称的交流电流。双端电路：变压器中的电流为正负对称的交流电流。如半桥、全桥和推挽电路。如半桥、全桥和推挽电路。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第21页 电路的工作过程电路的工作过程（电路图6-16 波形图6-17） 开关开关S开通后，变压器绕组开通后，变压器绕组N1两端的电压为上正下负，与两端的电压为上正下负，与其耦合的其耦合的N2绕组两端的电

24、压也是上正下负。因此绕组两端的电压也是上正下负。因此VD1处于处于通态，通态，VD2为断态，电感为断态，电感L的电流逐渐增长；的电流逐渐增长； S关断后，电感关断后，电感L通过通过VD2续流，续流，VD1关断。关断。S关断后变压器关断后变压器的励磁电流经的励磁电流经N3绕组和绕组和VD3流回电源，所以流回电源，所以S关断后承受的关断后承受的电压为电压为 。 变压器的磁心复位变压器的磁心复位：开关：开关S开通后，变压器的激磁电流由开通后，变压器的激磁电流由零开始，随着时间的增加而线性的增长，直到零开始，随着时间的增加而线性的增长，直到S关断。为关断。为防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流

25、在防止变压器的激磁电感饱和，必须设法使激磁电流在S关关断后到下一次再开通的一段时间内降回零，这一过程称断后到下一次再开通的一段时间内降回零，这一过程称为变压器的磁心复位。为变压器的磁心复位。 iSUNNu)1 (31 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第22页 变压器的磁心复位时间为变压器的磁心复位时间为（复位过程图复位过程图6-18） (6-1) 输出电压：输出电压： 输出滤波电感电流连续的情况下：输出滤波电感电流连续的情况下： (6-2) 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Uo将高于式（将高于式（6-2）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的

26、极限情况的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下：下： on31rsttNNtTtNNUUon12ioi12oUNNU 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第23页 反激电路中的变压器除了电气隔离外还起着存储磁能的作用，反激电路中的变压器除了电气隔离外还起着存储磁能的作用，可以看作是一对相互耦合的电感。可以看作是一对相互耦合的电感。 工作过程：工作过程：S开通后，开通后，VD处于断态，处于断态，N1绕组的电流线性增长，存储磁能，绕组的电流线性增长，存储磁能，但并不向负载供能；但并不向负载供能；S关断后，关断后，N1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过绕组的电流被

27、切断，变压器中的磁场能量通过N2绕组和绕组和VD向负载释放。向负载释放。S关断后的电压为：关断后的电压为：+UiSVDN1N2UoW1W2图图 6-19 反激电路原理图反激电路原理图 SuSiSiVDtontoffttttUiOOOO图图 6-20 反激电路的理想化波形反激电路的理想化波形 uUNNUSio12 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第24页v 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开通时，开通时，N2绕组中的电流尚未下降到绕组中的电流尚未下降到零。零。输出电压关系：输出电压关系： (6-3) 电流断续模式：电流断续模式：S开

28、通前，开通前，N2绕组中的电流已经下降到零。绕组中的电流已经下降到零。输出电压高于式（输出电压高于式（6-3）的计算值，并随负载减小而升高，）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，在负载为零的极限情况下， ，因此，因此反激电路不应反激电路不应工作于负载开路状态工作于负载开路状态。offon12iottNNUUUo 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第25页+S1S2VD1VD2LUiN1N2N3+udUo+C1C2W1W3W2图图 6-21 半桥电路原理图半桥电路原理图S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tTttttttttonUiUiiLiLOOOO

29、OOOO图图 6-22 半桥电路的理想化波形半桥电路的理想化波形 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第26页工作过程：工作过程：S1与与S2交替导通，使变压器一次侧形成幅值为交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui/2的的交流电压。改变开关的占空比，就可以改变二次侧整交流电压。改变开关的占空比，就可以改变二次侧整流电压流电压ud的平均值，也就改变了输出电压的平均值，也就改变了输出电压Uo。S1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，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

30、，中的电流为零，VD1和和VD2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。S1或或S2导通时电感导通时电感L的电流逐渐上升，两个开关都关的电流逐渐上升，两个开关都关断时，电感断时，电感L的电流逐渐下降。的电流逐渐下降。S1和和S2断态时承受的断态时承受的峰值电压均为峰值电压均为Ui。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第27页 由于电容的隔直作用，半桥电路对由于两个开关导通时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成的变压器一次侧电压的直流分量有自动间不对称而造成的变压器一次侧电压的直流分量有自动平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流

31、磁饱和。平衡作用，因此不容易发生变压器的偏磁和直流磁饱和。 输出电压输出电压： 当滤波电感当滤波电感L的电流连续时：的电流连续时： (6-4)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U0将高于式（将高于式（6-4）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，极限情况下， 。TtNNUUon12io2i12oUNNU 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第28页+N1S2S3S4VD1VD2VD4VD3LS1N2+-+-uduTUiUoW2W1图图 6-23 全桥电路原理图全桥电路原理图S1(S4)S2

32、(S3)uS1(uS4)uS2(uS3)iS1(iS4)iS2(iS3)iD1(iD4)iS2(iS3)tonTttttttttUiUiiLiLOOOOOOOO图图 6-24 全桥电路的理想化波形全桥电路的理想化波形 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第29页v 工作过程：工作过程： 全桥逆变电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧全桥逆变电路中，互为对角的两个开关同时导通，同一侧半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为半桥上下两开关交替导通，使变压器一次侧形成幅值为Ui的的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。 当当S1与

33、与S4开通后，二极管开通后，二极管VD1和和VD4处于通态，电感处于通态，电感L的电流的电流逐渐上升；逐渐上升； S2与与S3开通后，二极管开通后，二极管VD2和和VD3处于通态，电感处于通态，电感L的电流也的电流也上升。上升。 当当4个开关都关断时，个开关都关断时，4个二极管都处于通态，各分担一半个二极管都处于通态，各分担一半的电感电流，电感的电感电流，电感L的电流逐渐下降的电流逐渐下降.S1和和S2断态时承受的峰断态时承受的峰值电压均为值电压均为Ui。 如果如果S1、S4与与S2、S3的导通时间不对称，则交流电压的导通时间不对称，则交流电压uT中将中将含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大

34、的直流分量，含有直流分量，会在变压器一次侧产生很大的直流分量，造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的造成磁路饱和，因此全桥电路应注意避免电压直流分量的产生，也可以在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电产生，也可以在一次侧回路串联一个电容，以阻断直流电流。流。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第30页 输出电压：输出电压：滤波电感电流连续时：滤波电感电流连续时： (6-5)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将高于式（将高于式（6-5）的）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，

35、下， TtNNUUon12io2UNNUoi21 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第31页+S1S2VD1VD2LUiN1N1N2N2Uo图图 6-25 推挽电路原理图推挽电路原理图 S1S2uS1uS2iS1iS2iD1iS2tonTtttttttt2Ui2UiiLiLOOOOOOOO图图 6-26 推挽电路的理想化波形推挽电路的理想化波形 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第32页v 工作过程：工作过程： 推挽电路中两个开关推挽电路中两个开关S1和和S2交替导通，在绕组交替导通，在绕组N1和和N1两两端分别形成相位相反的交流电压，改变占空比就可以改端分

36、别形成相位相反的交流电压，改变占空比就可以改变输出电压。变输出电压。 S1导通时，二极管导通时，二极管VD1处于通态，电感处于通态，电感L的电流逐渐上升。的电流逐渐上升。 S2导通时，二极管导通时，二极管VD2处于通态，电感处于通态，电感L的电流也逐渐上的电流也逐渐上升。升。 当两个开关都关断时，当两个开关都关断时，VD1和和VD2都处于通态，各分担一都处于通态，各分担一半的电流。半的电流。S1和和S2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倍倍Ui。 S1和和S2同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此应同时导通，相当于变压器一次侧绕组短路，因此应避免两个开关同时导通。避免两个开

37、关同时导通。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第33页 输出电压：输出电压：滤波电感滤波电感L电流连续时电流连续时： (6-6)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Uo将高于式（将高于式（6-6）的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情的计算值，并随负载减小而升高，在负载为零的极限情况下，况下， 。TtNNUUon12io2UNNUoi21 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第34页表表 6-1 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

38、路较简单，成本电路较简单，成本低，可靠性高，驱低，可靠性高，驱动电路简单动电路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，成电路非常简单，成本很低，可靠性高，本很低，可靠性高，驱动电路简单驱动电路简单难以达到较大的功难以达到较大的功率，变压器单向激率，变压器单向激磁，利用率低磁，利用率低几几W几十几十W小功率电子设备、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，结构复杂，成本高，有直通问题，可靠

39、性有直通问题，可靠性低，需要复杂的多组低，需要复杂的多组隔离驱动电路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，可靠有直通问题，可靠性低，需要复杂的性低，需要复杂的隔离驱动电路隔离驱动电路几百几百W几几kW各种工业用电各种工业用电源，计算机电源，计算机电源等源等推挽推挽变压器双向励磁，变压变压器双向励磁，变压器一次侧电流回路中只器一次侧电流回路中只有一个开关，通态损耗有一个开关，通态损耗较小，驱动简单较小，

40、驱动简单有偏磁问题有偏磁问题几百几百W几几kW低输入电压的低输入电压的电源电源 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第35页图 6-27 全波整流电路和全桥整流电路原理图全波整流电路和全桥整流电路原理图a）全波整流电路）全波整流电路 b）全桥整流电路）全桥整流电路 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。流电路。 +VD1VD2L+VD1LVD3VD2VD4 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第36页 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的电流只流过一个二极管，回路中只有

41、一的电流只流过一个二极管，回路中只有一个二极管压降，损耗小，而且整流电路中只需要个二极管压降，损耗小，而且整流电路中只需要2个二个二极管，元件数较少。极管，元件数较少。缺点：二极管断态时承受的反压是二倍的交流电压幅值，缺点：二极管断态时承受的反压是二倍的交流电压幅值，对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕组有中心抽对器件耐压要求较高，而且变压器二次侧绕组有中心抽头，结构较复杂。头，结构较复杂。适用场合：输出电压较低的情况下（适用场合：输出电压较低的情况下（100V）。）。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第37页 全桥电路的特点全桥电路的特点优点：二极管在断态承受的电压仅为

42、交流电压幅值，变优点：二极管在断态承受的电压仅为交流电压幅值，变压器的绕组结构较为简单。压器的绕组结构较为简单。缺点：电感缺点：电感L的电流流过两个二极管，回路中存在两个的电流流过两个二极管，回路中存在两个二极管压降，损耗较大，而且电路中需要二极管压降，损耗较大，而且电路中需要4个二极管，个二极管，元件数较多。元件数较多。适用场合：高压输出的情况下。适用场合：高压输出的情况下。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第38页 同步整流电路：当电路的输出电压非常低时，可以采用同同步整流电路：当电路的输出电压非常低时，可以采用同步整流电路，利用低电压步整流电路，利用低电压MOSFET

43、具有非常小的导通电阻具有非常小的导通电阻的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。的特性降低整流电路的导通损耗，进一步提高效率。图图 6-28 同步整流电路原理图同步整流电路原理图+V1V2L 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第39页 如果间接直流变流电路输入端的直流电源是由交流电网整如果间接直流变流电路输入端的直流电源是由交流电网整流得来，所构成的交流得来，所构成的交直直交交直电路，通常被称为直电路，通常被称为开关开关电源电源。 由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和由于开关电源采用了工作频率较高的交流环节，变压器和滤波器都大大减小，体积和重量都远小于相控

44、整流电源，滤波器都大大减小，体积和重量都远小于相控整流电源，此外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。此外，工作频率的提高还有利于控制性能的提高。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第40页 36V/100W的开关电源的开关电源SGNDVin-NpNsVin+VoutVout36T9TU2SGNDVoutCOMP1Vfb2Isense3Rt/Ct4GND5OUT6Vcc7Vref8U1UC3845Q2MG4T1234D1R110C30.1uF/630VC1100uF/400VC20.22uF/400VR4100k/0.5WR5100k/0.5WD2600V/1AT1Q180

45、0V/4AR1810/2WR1210kC42.2uFD3400V/20AC52.2uFC62.2uFC72.2uFC82.2uFC92.2uFC102.2uFC11220uF/100VR61k/2WR71k/2WR81k/2WR250k/2WR350k/2WD5100V/1AC140.22uF/16VR19RESD415VC131uFR163.32kR1110kC206800pFC12220pFR141kR173.32kC22330pFC216800pFR1010kR910kC150.1uFR202kR151kR212kR2210k0.25WR235.1kR1310kC160.1uFC180.

46、22uF/50VR2475kC192.2nF/50VR255.6kC173300pF/250VMGF15AQ360V/0.5WD66.2V/0.5W231U3TL431浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第41页 18.5V/90W的笔记本适配器的笔记本适配器12J1CON2L1F1FUSE1C20.1uF/300VAC2V+1AC3V-4D3BRIDGEC1247uF/400VR9RES2C6472/1KVR8RES2D51N38T1Q1FL10KM-12AC1647uF/50VISEN3VFB2COMP1OUT6VREF8RT/CT4VCC7GND5U1UC3842AN(8

47、)C50.1uFR1RES2D41N38R2RES2C19CAPC14CAPC11CAPR5RES2R7RES2R6RES2R4RES2D21N4148A1K2C4E3U2PC817BC40.1uFR16RES2R13RES2R14RES2R15RES2231U3TL431R17RES2C31uF/50VD6MBR2035CTC9470uF/25VC13470uF/25VR10RES2D?LEDC8102R11RES2R12RES2C10222MLp=0.932mH扁平型EC30E143T*27T*86T*118.5V浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第42页 12V/12W

48、的彩灯用小功率适配器的彩灯用小功率适配器D21N4007D41N4007D31N4007D51N4007R110/2WC34.7uF/400VC44.7uF/400VL11mHC2222/1000VR3100k/1/2WR430/1/2WD6FR107T1TRANS6OB1VCC2GND3CT4FB5IS6OC7OC8U1THX203HC747uF/25VR22.2M/1/2WD1FR107C8681C9103R111/1%A1K2C4E3U2PC817BD7SR380R61kC51000uF/25VC61000uF/25VR122k618U3TL431R910kC10104R1038.3k/

49、1%R710kR1310k/1%+12VGND1R810kCY222M/400VR5100C1222/1000V100240V/50HzL25uH浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第43页v 本章要点如下：本章要点如下： 1 间接交流变流电路可分为电压型和电流型，掌握间接交流变流电路可分为电压型和电流型，掌握 他们的各种构成方式及特点；他们的各种构成方式及特点； 2 交直交变频器与交流电机构成变频调速系统，重点交直交变频器与交流电机构成变频调速系统，重点 理解恒压频比控制方法，并了解转差频率控制、矢理解恒压频比控制方法，并了解转差频率控制、矢 量控制、直接转矩控制等其他控制方

50、法；量控制、直接转矩控制等其他控制方法； 3 CVCF变流电路主要用于变流电路主要用于UPS，掌握其基本构成方，掌握其基本构成方 式、特点及主电路结构；式、特点及主电路结构； 4间接直流变换电路中的能量转换过程为直流间接直流变换电路中的能量转换过程为直流交流交流 直流，交流环节含有变压器。直流，交流环节含有变压器。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第44页5. 常见的间接直流变换电路可以分为单端和双端电路两大类。常见的间接直流变换电路可以分为单端和双端电路两大类。单端电路包括正激和反激两类；双端电路包括全桥、半桥单端电路包括正激和反激两类；双端电路包括全桥、半桥和推挽三类。每一类电路都可能有多种不同的拓扑形式或和推挽三类。每一类电路都可能有多种不同的拓扑形式或控制方法，本章仅介绍了其中最具代表性的拓扑形式和控控制方法，本章仅介绍了其中最具代表性的拓扑形式和控制方法。制方法。6. 双端电路的整流电路可以有多种形式，本章介绍了常用双端电路的整流电路可以有多种形式，本章介绍了常用的全桥和全波两种，它们具有各自的特点和不同的应用场的全桥和全波两种，它们具有各自的特点和不同的应用场合。合。 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第45页AC（负载）AC（电源） 返回返回 浙江水利水电专科学校电气工程系第6章 组合变流电路 第46页AC负载AC电源