电力电子电路控制1

电力电子电路的控制

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一概述

电力电子变换

电力变换：将一种参数（电压／电流的幅值、频率、波形）的电能变换为另一种参数的电能称为电力变换。

电力电子变换：利用电力半导体开关器件构成开关电路，对电路中的开关器件进行实时、适式的通、断状态控制，将电源输入的电压／电流幅值、频率或波形变换为另一种电压／电流幅值、频率或波形输出，称为电力电子变换。

电力电子(开关)电路：实现电力电子变换的开关电路。

电力电子变换器或变流器：实现电力电子变换的开关电路，连同其输入、输出滤波环节，辅助元器件和控制系统所构成的整体。

实现电力变换的技术

电力电子变换器在控制特性、重量、体积、效率、可靠性和维护管理等各方面均优于变流机组。

对比

两类变流机组：通过电动机－发电机组实现电力变换；电力电子变换器

z电源有两类：交流电源、直流电源

z负载有两类：交流负载、直流负载

z电力变换有四类：

（1）DC→DC （2）DC→AC

（3）AC→DC （4）AC→AC

电力电子变换器可实现这些电力变换

电力电子电路的基本形式（1）直流/直流降压变换电路

(Buck电路)

（2）直流/直流升压变换电路

(Boost电路)

（3）单相半桥电路

DC/DC 两象限变换器

A

N

EF

V E

F

A

EF

V E

F

单相半桥逆变电路单相半桥PWM整流电路

DC/DC

四象限变换器

单相桥式相控AC/DC

变换器

（4）单相全桥电路：

单相桥DC/AC 变换器

三相电压源PWM 整流器三相PWM 逆变器

三相桥式相控AC/DC 变换器

+-+-

（5）三相桥式电路：

AC/AC 变换器：周波变换器、矩阵型交流/交流直接变频器。

A

B

C

EF

V E

F

AC

三相

电力电子变换电源：利用电力电子电路给专用负载或通用负载供电DC/DC直流电源

DC/AC变换器（CVCF、VVVF交流电源）

AC/DC整流电源

AC/AC交流电源（变频器、周波变换器）

电力电子补偿控制器：

对电力电子电路中的开关器件实施控制，可输出所要求的幅值、频率、相位和波形均可控的电压或电流，补偿控制电力系统或负载

的基波电压／电流（幅值、相位）、谐波电压／电流、有功或/和

无功功率。

电力电子补偿控制器不仅在用电系统，在电力系统发电、输电、配电系统中得到广泛应用，电力电子补偿控制器将是今后10-20年

电力电子技术最大的应用领域和最高技术水平的应用领域。

利用电力电子变换和补偿控制技术可使发电、输电、

配电及用电高效、优质。

¾开关器件的开关模式控制

相控、方波、PWM方式

¾电能变换模式的控制

目标

工作原理及控制方案

电力电子电路的形式

电力电子电路的跟踪性能控制（控制器设计）

电力电子电路根据控制的不同可实现不同的电力电子变换

二有源电力滤波器

主要内容

电能质量问题

指标与标准

技术方案

并联型有源电力滤波器

串联型有源电力滤波器

有源电力滤波器应用

1.电能质量问题

电能质量从供电看包括电压质量、供电可靠性：

a)电压质量：

频率质量：频率偏差；

电压幅值：电压下跌、电压上升、电压瞬变、电压波动、过电压、欠电压、中断；

电压不平衡；

波形质量：谐波、间谐波、电压切痕；

b)供电可靠性

主要关注谐波和无功问题。

1.1谐波

谐波源：

¾非线性负荷产生谐波电流，谐波电流通过网络阻抗产生谐波电压，导致电网电压畸变。

¾谐波源主要包括铁磁设备、电弧设备和电力电子设备等。

a）铁磁设备：变压器、旋转电机等；

b）电弧设备：电弧炉、电弧焊、荧光灯等；

c）电力电子设备：电机调速装置（ASD）、整流柜、

开关电源、充电器、计算机电源、不停电电源（UPS）等。¾电力电子设备已成为主要谐波污染源。

+−+−+

−sa L sb

L sc

L sa u sb u sc

u dc C dc

R 1

D 3D 5

D 4

D 6

D 2

D +

−

RC 型不控或相控整

流器是典型的谐波源； 谐波含量非常大，一般THDi ≥60％；

通常导致供电电压严重畸变；

一般要求在交流侧增加标么值为3％左右的电抗器。

电压型整流器谐波源

t (s)

(c ) U s a (V ) a n d i L a (A )

RL 型不控或相控整流器是典型的谐波源；

谐波含量大，一般THDi 值在30％左右；

也可能导致供电电压产生畸变；

+−+−+

−sa L sb

L sc

L sa u sb u sc

u dc

L dc

R 1

D 3D 5D 4

D 6

D 2

D +

−

电流型整流器谐波源

t (s)

(c ) U s a (V ) a n d i L a (A )