《电力电子技术的应用》PPT.
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不受市电异常断电影响，能确保负载供电不间断，并保证供电质量的装置。
■ UPS广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求很高的重要场所。 ■ 广义地说，UPS包括输出为直流和交流两种情况，目前通常是指输出为交
流的情况。UPS是恒压恒频（CVCF）类电源的主要产品之一。
UPS基本结构原理图
6
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.2 不间断电源（UPS）----油机后备的UPS
■市电断电时，蓄电池可供电时间取决于蓄电池容量的大小，为了 保证长时间不间断供电，UPS往往还会采用油机作为后备电源，蓄电 池只需作为市电与油机之间的过渡，容量可以比较小。
用柴油发电机作为后备电源的UPS
7
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.3 开关电源----用途、结构及优点
第10章 电力电子技术的应用
主要包括 ：
一. 交流用电设备中的应用
1.1 电力拖动系统 1.2 不间断电源 1.3 开关电源 2.1 高压直流输电 2.2 无功功率控制 2.3 谐波抑制 3.1 3.2 3.3 3.4 1.4 电子镇流器 1.5 焊机电源 1.6 功率因数校正技术 2.4 灵活交流输电 2.5 定制电力技术
弧焊电源的基本结构图
12
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.6 功率因数校正技术----交流设备功率因数的提高 ■交流电力电子设备的共性问题：谐波污染与低功率因素. ■技术解决方案：功率因数校正技术（PFC）.
■ 交流用电设备采用有源PFC技术的好处： ◆功率因数提高，谐波电流减小，对电网的干扰降低，满足谐波限制标准。 ◆降低了对线路、开关、连接件等电流容量的要求。 ◆可实现宽范围电压输入，能适应世界各国不同的电网电压。 ◆整流电压波动减小，有利于提高了电路输出的控制精度和效率。 ■ 单相有源功率因数校正电路容易实现，可靠性也高，其技术已广泛应用。 ■ 三相有源功率因数校正电路结构和控制较复杂，成本也很高，三相功率因数 校正技术仍是研究的热点。
教学目标：
熟悉电力电子技术的应用领域，了解和把握电力 电子技术的新技术发展及应用趋势。
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----直流传动系统的变流器装置
Leabharlann Baidu
3
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----交流传动系统的变频器装置 ■交直交变频器（VVVF电源 ）
特点：输出交流电压与频率可变。 优点：可实现交流电机的平滑调速。
11
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.5 焊机电源----用途、结构及类型
■电焊机是用电能产生热量加热金属而实现焊接的电气设备，按照焊接加热 原理的不同分为电弧焊机和电阻焊机两大类型。 ◆电弧焊机是通过产生电弧使金属融化而实现焊接；电阻焊机是使焊接金 属通过大电流，利用工件表面接触电阻产生发热而融化实现焊接。 ◆这种焊接电源由于其优良特性已广泛应用。因存在高频逆变环节，又常 被称为逆变焊机电源。
■各种电子设备电路需要多路不同直流电压供电。比如数字电路需
要5V、3.3V、2.5V，模拟电路需要±12V、±15V等。
■开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此
已经基本取代了线性电源，成为电子设备供电的主要电源形式。
~220V
+ -
~220V
Vref
线性电源的基本电路结构
半桥型开关电源基本电路结构
9
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.4 电子镇流器----用途及结构
电子镇流器结构框图
◆DC/AC逆变器：开关频率一般为20～70kHz，主要有半桥式逆变电路和推 挽式逆变电路两种形式。 ◆输出级LC串联谐振网络：点灯和限流作用。 ◆反馈网络：频率同步及异常状态保护电路。一旦出现灯开路或灯不能启动 等异常状态，则关断高频变换器输出，从而实现保护功能。
二. 电力系统中的应用
三. 移动式用电设备中的应用
电动及混合动力汽车的电力驱动技术 舰船发电及电力推进技术 航空航天飞行器电源系统 国防武器装备特种电源系统
第10章 电力电子技术的应用
本节课的主要内容 ：
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 电力拖动系统 不间断电源 开关电源 电子镇流器 焊机电源 功率因数校正技术 高压直流输电
8
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.3 开关电源----通信电源系统
48V直流母线 AC-DC 交流 电网 AC-DC
一次电源
■分布式电源系统
负载
DC-DC
DC-DC
二次电源
负载
通信电源系统
◆在通信交换机、巨型计算机等复 杂的电子装置中，供电的路数太多， 总功率太大，难以用一个开关电源完 成，因此出现了分布式的电源系统。 ◆一次电源完成隔离变换→48V直流 母线→交换机中每块电路板上的DCDC变换器→电路所需的各种电压。 ◆一次电源采用多个开关电源并联 的方案，每个开关电源仅仅承担一部 分功率，并联运行的每个开关电源有 时也被成称为“模块”，当其中个别 模块发生故障时，系统还能够继续运 行，这被称为“冗余”。
双PWM控制的电压型VVVF电源拓扑 电路特点：
能源再生反馈；可实现电动机四象限运行；输入电流为正弦波，可实现高 功率因数；控制较复杂，技术含量高，成本较高。
4
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----发展趋势 ■交流传动系统的优点（与直流系统相比）
◆最高速度更高和容量更大； ◆交流电动机结构简单，体积更小； ◆耗电量少，更节能； ◆高精度，快速响应。
■交流电机的控制技术较为复杂，对所需的电力电子变换 器要求也较高。直到近二十年时间，交流调速传动系统才 得到迅速的发展。
■交流传动系统正逐步取代传统的直流传动系统。
5
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.2 不间断电源（UPS）----基本结构原理
■ 不间断电源（UPS）：指当交流输入市电发生异常或断电时，能保证负载
10
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.4 电子镇流器----优点及趋势
电子镇流器结构框图 ■电子镇流器的主要优点： ◆荧光灯不易引起眼睛疲劳。 ◆荧光灯的光效增高，能耗低。 ◆采用功率因数校正电路时具有高功率因数。 ◆在电网电压波动的情况下，保持灯功率和光输出的恒定。
趋势：电子镇流器正全面取代传统的电感式镇流器
■ UPS广泛应用于各种对交流供电可靠性和供电质量要求很高的重要场所。 ■ 广义地说，UPS包括输出为直流和交流两种情况，目前通常是指输出为交
流的情况。UPS是恒压恒频（CVCF）类电源的主要产品之一。
UPS基本结构原理图
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.2 不间断电源（UPS）----油机后备的UPS
■市电断电时，蓄电池可供电时间取决于蓄电池容量的大小，为了 保证长时间不间断供电，UPS往往还会采用油机作为后备电源，蓄电 池只需作为市电与油机之间的过渡，容量可以比较小。
用柴油发电机作为后备电源的UPS
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.3 开关电源----用途、结构及优点
第10章 电力电子技术的应用
主要包括 ：
一. 交流用电设备中的应用
1.1 电力拖动系统 1.2 不间断电源 1.3 开关电源 2.1 高压直流输电 2.2 无功功率控制 2.3 谐波抑制 3.1 3.2 3.3 3.4 1.4 电子镇流器 1.5 焊机电源 1.6 功率因数校正技术 2.4 灵活交流输电 2.5 定制电力技术
弧焊电源的基本结构图
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.6 功率因数校正技术----交流设备功率因数的提高 ■交流电力电子设备的共性问题：谐波污染与低功率因素. ■技术解决方案：功率因数校正技术（PFC）.
■ 交流用电设备采用有源PFC技术的好处： ◆功率因数提高，谐波电流减小，对电网的干扰降低，满足谐波限制标准。 ◆降低了对线路、开关、连接件等电流容量的要求。 ◆可实现宽范围电压输入，能适应世界各国不同的电网电压。 ◆整流电压波动减小，有利于提高了电路输出的控制精度和效率。 ■ 单相有源功率因数校正电路容易实现，可靠性也高，其技术已广泛应用。 ■ 三相有源功率因数校正电路结构和控制较复杂，成本也很高，三相功率因数 校正技术仍是研究的热点。
教学目标：
熟悉电力电子技术的应用领域，了解和把握电力 电子技术的新技术发展及应用趋势。
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----直流传动系统的变流器装置
Leabharlann Baidu
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----交流传动系统的变频器装置 ■交直交变频器（VVVF电源 ）
特点：输出交流电压与频率可变。 优点：可实现交流电机的平滑调速。
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.5 焊机电源----用途、结构及类型
■电焊机是用电能产生热量加热金属而实现焊接的电气设备，按照焊接加热 原理的不同分为电弧焊机和电阻焊机两大类型。 ◆电弧焊机是通过产生电弧使金属融化而实现焊接；电阻焊机是使焊接金 属通过大电流，利用工件表面接触电阻产生发热而融化实现焊接。 ◆这种焊接电源由于其优良特性已广泛应用。因存在高频逆变环节，又常 被称为逆变焊机电源。
■各种电子设备电路需要多路不同直流电压供电。比如数字电路需
要5V、3.3V、2.5V，模拟电路需要±12V、±15V等。
■开关电源在效率、体积和重量等方面都远远优于线性电源，因此
已经基本取代了线性电源，成为电子设备供电的主要电源形式。
~220V
+ -
~220V
Vref
线性电源的基本电路结构
半桥型开关电源基本电路结构
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.4 电子镇流器----用途及结构
电子镇流器结构框图
◆DC/AC逆变器：开关频率一般为20～70kHz，主要有半桥式逆变电路和推 挽式逆变电路两种形式。 ◆输出级LC串联谐振网络：点灯和限流作用。 ◆反馈网络：频率同步及异常状态保护电路。一旦出现灯开路或灯不能启动 等异常状态，则关断高频变换器输出，从而实现保护功能。
二. 电力系统中的应用
三. 移动式用电设备中的应用
电动及混合动力汽车的电力驱动技术 舰船发电及电力推进技术 航空航天飞行器电源系统 国防武器装备特种电源系统
第10章 电力电子技术的应用
本节课的主要内容 ：
★ ★ ★ ★ ★ ★ ★ 电力拖动系统 不间断电源 开关电源 电子镇流器 焊机电源 功率因数校正技术 高压直流输电
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.3 开关电源----通信电源系统
48V直流母线 AC-DC 交流 电网 AC-DC
一次电源
■分布式电源系统
负载
DC-DC
DC-DC
二次电源
负载
通信电源系统
◆在通信交换机、巨型计算机等复 杂的电子装置中，供电的路数太多， 总功率太大，难以用一个开关电源完 成，因此出现了分布式的电源系统。 ◆一次电源完成隔离变换→48V直流 母线→交换机中每块电路板上的DCDC变换器→电路所需的各种电压。 ◆一次电源采用多个开关电源并联 的方案，每个开关电源仅仅承担一部 分功率，并联运行的每个开关电源有 时也被成称为“模块”，当其中个别 模块发生故障时，系统还能够继续运 行，这被称为“冗余”。
双PWM控制的电压型VVVF电源拓扑 电路特点：
能源再生反馈；可实现电动机四象限运行；输入电流为正弦波，可实现高 功率因数；控制较复杂，技术含量高，成本较高。
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一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.1 电力拖动系统----发展趋势 ■交流传动系统的优点（与直流系统相比）
◆最高速度更高和容量更大； ◆交流电动机结构简单，体积更小； ◆耗电量少，更节能； ◆高精度，快速响应。
■交流电机的控制技术较为复杂，对所需的电力电子变换 器要求也较高。直到近二十年时间，交流调速传动系统才 得到迅速的发展。
■交流传动系统正逐步取代传统的直流传动系统。
5
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.2 不间断电源（UPS）----基本结构原理
■ 不间断电源（UPS）：指当交流输入市电发生异常或断电时，能保证负载
10
一.电力电子技术在交流设备中的应用
1.4 电子镇流器----优点及趋势
电子镇流器结构框图 ■电子镇流器的主要优点： ◆荧光灯不易引起眼睛疲劳。 ◆荧光灯的光效增高，能耗低。 ◆采用功率因数校正电路时具有高功率因数。 ◆在电网电压波动的情况下，保持灯功率和光输出的恒定。
趋势：电子镇流器正全面取代传统的电感式镇流器