电力电子装置总结
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1、采用无源校正抑制谐波: 特点：(在主电路中串入无源LC滤波器)
1）方法简单可靠，并且在稳态条件下不产生电磁干扰。
2）电网阻抗或频率发生变化时，滤波效果不能保证， 动态特性差。
3）可能会与电网阻抗发生并联谐振，将谐波电流放大， 从而导致系统无法正常工作。
4）LC滤波器体积庞大。
7.2 有源功率因数校正
2、有源功率因数校正电路（PFC）
1）特ຫໍສະໝຸດ Baidu：
阻换成普通电阻，同时在电阻的 两端并接晶闸管开关。
启动浪涌电流抑制电路
(3) 输出整流电路
小功率电源通常采用半波整 流电路，而对于大功率电源则采 用全波或桥式整流电路。 半波整流
输出整流电路
7.1.2 开关电源的应用
PWM控制器SG3525引脚说明
①脚：误差放大器反相输入端； ②脚：误差放 大器同相输入端；
图7.1.1 线性稳压电源方框图
7.1.1 开关电源的工作原理
2、开关电源：
工作原理：
图7.1.2 开关电源原理框图
50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁
干扰电源滤波器，直接整流滤波，然后再将滤波后的直流电压经变换 电路变换为数十或数百kHz的高频方波或准方波电压，通过高频变压器 隔离并降压(或升压)后，再经高频整流、滤波电路，最后输出直流电压。 通过取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率开关管 的占空比，便能得到稳定的输出电压。
电流环为内环控制。输出电压的反馈信号UOF与电压给定 信号UOG相减，其误差信号经PI调节器后形成输出电感的 电流给定，再与电感电流的反馈信号IOF相减得电流误差信 号，经PI调节器后送入PWM控制器SG3525，然后与控制 器内部三角波比较形成PWM信号。该PWM信号再通过驱 动电路去驱动主电路IGBT。
输出驱动脉冲信号被封锁,用于故障保护； ⑾脚：A路驱动信号输出； ⑿脚：接地; ⒀脚：输出级集电极电压； ⒁脚：B路驱动信号输出； ⒂脚：电源，其范围因为8V～35V； ⒃脚：内部+5V基准电压输出。
图7.1.6 SG3525的内部结构
7.1.2 开关电源的应用
(4) 控制电路（SG3525）
该开关电源采用双环控制方式，电压环为外环控制，
共模信号产生很大的阻抗。
Cd1、Ld和Cd2构成的低通滤波器 则用来抑制差模干扰信号。
图7.1.5 交流进线EMI滤波器
7.1.2 开关电源的应用
(2) 启动浪涌电流抑制电路
启动浪涌电流抑制 电路
小功率电源：在整流桥的直 流侧和滤波电容之间串联具有负 温度系数的热敏电阻。
限流电阻
大功率电路：将上述热敏电
第7章 电力电子装置
7.1 开关电源 7.2 有源功率因数校正 7.3 不间断电源（UPS） 7.4 静止无功补偿装置 7.5 变频调速装置 7.6 电力电子系统可靠性概述
7.1.1 开关电源的工作原理
稳压电源：通常分为线性稳压电源和开关稳压电源。 1、线性稳压电源：
指起电压调整功能的器件始终工作在线性放大区的 直流稳压电源。
保持开关频率(开关周期Ts)不变，通过改变Ton来改变 占空比 D，从而达到改变输出电压的目的。
如果占空比D越大，则经滤波 后的输出电压也就越高。
2）脉冲频率控制：
图7.1.3 PWM控制方式
保持导通时间Ton不变，通过改变开关频率(即开关周期)
而达到改变占空比的目的。
工作频率不固定，造成滤波器设计困难。
图7.1.4 直流操作电源电路原理图
7.1.2 开关电源的应用
➢ 2、各功能块的具体电路简介：
(1) 交流进线滤波器
✓ 作用：防止开关电源产生的噪声进入电网，或者防止电网的 噪声进入开关电源内部，干扰开关电源的正常工作。
该滤波器能同时抑制共模和差模干扰信号。
✓ 电路结构： Cc1、Lc和Cc2构成的低通滤波器用来抑制共模干 扰信号，其中Lc称为共模电感，其两组线圈匝数相等，但绕向 相反，对差模信号的阻抗为零，而对
7.1.1 开关电源的工作原理
➢ 开关电源优点：
（1）功耗小、效率高。 （2）体积小、重量轻。 （3）稳压范围宽。 （4）电路形式灵活多样。
➢ 开关电源缺点：
主要是存在开关噪声干扰。
7.1.2 开关电源的应用
➢ 1、开关电源的应用
主电路采用半桥变换电路，额定输出直流电压为220V，输 出电流为10A。
③脚：同步信号输入端，同步脉冲的频率应比 振荡器频率fS要低一些； ④脚：振荡器输出； ⑤脚：振荡器外接定时电阻RT端，
RT值为2kΩ～150kΩ； ⑥脚：振荡器外接电容CT端，振荡器频率为fS ＝ 1/CT(0.7RT+3R0);其中R0为⑤脚与⑦脚之间跨 接的电阻，用来调节死区时间，定时电容范围 为0.001μF～0.1μF； ⑦脚：振荡器放电端，外接电阻来控制死区时 间，电阻范围为0～500Ω； ⑧脚：软起动端，外接软起动电容，该电容由 内部Uref的50μA恒流源充电。 ⑨脚：误差放大器的输出端； ⑩脚：PWM信号封锁端，该脚为高电平时，
2、开关稳压电源：
简称开关电源(Switching Power Supply)，指起电压 调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电源。
7.1.1 开关电源的工作原理
1、线性稳压电源：
优点：优良的纹波及动态响应特性； 缺点：（1）输入采用50Hz工频变压器，体积庞大；
（2）电压调整器件工作在线性放大区内,损耗大,效率低； （3） 过载能力差。
7.1.1 开关电源的工作原理
2、开关电源：
开关管占空比定义为：D=Ton/Ts；
其中Ts为开关管的开关周期,Ton为一个周期内导通用时间 。
两种改变占空比的控制方式 ： 1）脉冲宽度调制控制(PWM) 2）脉冲频率调制控制(PFM)
图7.1.2 开关电源原理框图
7.1.1 开关电源的工作原理
1） 脉冲宽度控制：
(5) IGBT驱动电路
该驱动模块为混合集成电 路，将IGBT的驱动和过流保 护集于一体，能驱动电压为 600V和1200V系列电流容量不 大于400AIGBT。
图7.1.7 IGBT驱动电路
7.2 有源功率因数校正
电网谐波电流不仅引起变压器和供电线路过热，降 低电器的额定值，并且产生电磁干扰，影响其他电子 设备正常运行。
1）方法简单可靠，并且在稳态条件下不产生电磁干扰。
2）电网阻抗或频率发生变化时，滤波效果不能保证， 动态特性差。
3）可能会与电网阻抗发生并联谐振，将谐波电流放大， 从而导致系统无法正常工作。
4）LC滤波器体积庞大。
7.2 有源功率因数校正
2、有源功率因数校正电路（PFC）
1）特ຫໍສະໝຸດ Baidu：
阻换成普通电阻，同时在电阻的 两端并接晶闸管开关。
启动浪涌电流抑制电路
(3) 输出整流电路
小功率电源通常采用半波整 流电路，而对于大功率电源则采 用全波或桥式整流电路。 半波整流
输出整流电路
7.1.2 开关电源的应用
PWM控制器SG3525引脚说明
①脚：误差放大器反相输入端； ②脚：误差放 大器同相输入端；
图7.1.1 线性稳压电源方框图
7.1.1 开关电源的工作原理
2、开关电源：
工作原理：
图7.1.2 开关电源原理框图
50Hz单相交流220V电压或三相交流220V/380V电压经EMI防电磁
干扰电源滤波器，直接整流滤波，然后再将滤波后的直流电压经变换 电路变换为数十或数百kHz的高频方波或准方波电压，通过高频变压器 隔离并降压(或升压)后，再经高频整流、滤波电路，最后输出直流电压。 通过取样、比较、放大及控制、驱动电路，控制变换器中功率开关管 的占空比，便能得到稳定的输出电压。
电流环为内环控制。输出电压的反馈信号UOF与电压给定 信号UOG相减，其误差信号经PI调节器后形成输出电感的 电流给定，再与电感电流的反馈信号IOF相减得电流误差信 号，经PI调节器后送入PWM控制器SG3525，然后与控制 器内部三角波比较形成PWM信号。该PWM信号再通过驱 动电路去驱动主电路IGBT。
输出驱动脉冲信号被封锁,用于故障保护； ⑾脚：A路驱动信号输出； ⑿脚：接地; ⒀脚：输出级集电极电压； ⒁脚：B路驱动信号输出； ⒂脚：电源，其范围因为8V～35V； ⒃脚：内部+5V基准电压输出。
图7.1.6 SG3525的内部结构
7.1.2 开关电源的应用
(4) 控制电路（SG3525）
该开关电源采用双环控制方式，电压环为外环控制，
共模信号产生很大的阻抗。
Cd1、Ld和Cd2构成的低通滤波器 则用来抑制差模干扰信号。
图7.1.5 交流进线EMI滤波器
7.1.2 开关电源的应用
(2) 启动浪涌电流抑制电路
启动浪涌电流抑制 电路
小功率电源：在整流桥的直 流侧和滤波电容之间串联具有负 温度系数的热敏电阻。
限流电阻
大功率电路：将上述热敏电
第7章 电力电子装置
7.1 开关电源 7.2 有源功率因数校正 7.3 不间断电源（UPS） 7.4 静止无功补偿装置 7.5 变频调速装置 7.6 电力电子系统可靠性概述
7.1.1 开关电源的工作原理
稳压电源：通常分为线性稳压电源和开关稳压电源。 1、线性稳压电源：
指起电压调整功能的器件始终工作在线性放大区的 直流稳压电源。
保持开关频率(开关周期Ts)不变，通过改变Ton来改变 占空比 D，从而达到改变输出电压的目的。
如果占空比D越大，则经滤波 后的输出电压也就越高。
2）脉冲频率控制：
图7.1.3 PWM控制方式
保持导通时间Ton不变，通过改变开关频率(即开关周期)
而达到改变占空比的目的。
工作频率不固定，造成滤波器设计困难。
图7.1.4 直流操作电源电路原理图
7.1.2 开关电源的应用
➢ 2、各功能块的具体电路简介：
(1) 交流进线滤波器
✓ 作用：防止开关电源产生的噪声进入电网，或者防止电网的 噪声进入开关电源内部，干扰开关电源的正常工作。
该滤波器能同时抑制共模和差模干扰信号。
✓ 电路结构： Cc1、Lc和Cc2构成的低通滤波器用来抑制共模干 扰信号，其中Lc称为共模电感，其两组线圈匝数相等，但绕向 相反，对差模信号的阻抗为零，而对
7.1.1 开关电源的工作原理
➢ 开关电源优点：
（1）功耗小、效率高。 （2）体积小、重量轻。 （3）稳压范围宽。 （4）电路形式灵活多样。
➢ 开关电源缺点：
主要是存在开关噪声干扰。
7.1.2 开关电源的应用
➢ 1、开关电源的应用
主电路采用半桥变换电路，额定输出直流电压为220V，输 出电流为10A。
③脚：同步信号输入端，同步脉冲的频率应比 振荡器频率fS要低一些； ④脚：振荡器输出； ⑤脚：振荡器外接定时电阻RT端，
RT值为2kΩ～150kΩ； ⑥脚：振荡器外接电容CT端，振荡器频率为fS ＝ 1/CT(0.7RT+3R0);其中R0为⑤脚与⑦脚之间跨 接的电阻，用来调节死区时间，定时电容范围 为0.001μF～0.1μF； ⑦脚：振荡器放电端，外接电阻来控制死区时 间，电阻范围为0～500Ω； ⑧脚：软起动端，外接软起动电容，该电容由 内部Uref的50μA恒流源充电。 ⑨脚：误差放大器的输出端； ⑩脚：PWM信号封锁端，该脚为高电平时，
2、开关稳压电源：
简称开关电源(Switching Power Supply)，指起电压 调整功能的器件始终以开关方式工作的一种直流稳压电源。
7.1.1 开关电源的工作原理
1、线性稳压电源：
优点：优良的纹波及动态响应特性； 缺点：（1）输入采用50Hz工频变压器，体积庞大；
（2）电压调整器件工作在线性放大区内,损耗大,效率低； （3） 过载能力差。
7.1.1 开关电源的工作原理
2、开关电源：
开关管占空比定义为：D=Ton/Ts；
其中Ts为开关管的开关周期,Ton为一个周期内导通用时间 。
两种改变占空比的控制方式 ： 1）脉冲宽度调制控制(PWM) 2）脉冲频率调制控制(PFM)
图7.1.2 开关电源原理框图
7.1.1 开关电源的工作原理
1） 脉冲宽度控制：
(5) IGBT驱动电路
该驱动模块为混合集成电 路，将IGBT的驱动和过流保 护集于一体，能驱动电压为 600V和1200V系列电流容量不 大于400AIGBT。
图7.1.7 IGBT驱动电路
7.2 有源功率因数校正
电网谐波电流不仅引起变压器和供电线路过热，降 低电器的额定值，并且产生电磁干扰，影响其他电子 设备正常运行。