教案編寫：肖強暉廖無限授課教師：肖強暉電氣工程系電氣工程教研室現代電力電子技術ModernPowerElectronics第8章電力電子安裝重點和難點1、間接交流變流電路可分為電壓型和電流型，掌握它們的各種構成方式及特點2、交直交變頻器與交流電機構成變頻調速系統，重點了解恒壓頻比控制方法，并了解轉差頻率控制、矢量控制、直接轉矩控制等其他控制方法：3、CVCF變流電路主要用于UPS，掌握其根本構成方式，特點及主電路構造。4、掌握間接直流變換電路中的能量轉換過程為直流——交流——直流，交流環節含有變壓器。第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結本章概述1〕常用的電力電子安裝通常是由前述章節所學的不同電路組成，本章重點講述有關這些電力電子安裝根本組合變流電路。2〕另外還要引見電力電子安裝幾個典型的運用第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結8.1組合變流電路引言8.1.1間接交流變流電路8.1.2間接直流變流電路引言8.1組合變流電路引言8.1.1間接交流變流電路8.1.2間接直流變流電路8.1.1間接交流變流電路8.1.1間接交流變流電路8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1間接交流變流電路8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.2交直交變頻器8.1.1間接交流變流電路8.1.1.1間接交流變流電路原理8.1.1.2交直交變頻器8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1.1.3恒壓恒頻〔CVCF〕電源8.1組合變流電路引言8.1.1間接交流變流電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.1正激電路8.1.2.1正激電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.2反邀電路8.1.2.2反邀電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.3半橋電路8.1.2.3半橋電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.4全橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.5推挽電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.5推挽電路8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2間接直流變流電路8.1.2.1正激電路8.1.2.2反邀電路8.1.2.3半橋電路8.1.2.4全橋電路8.1.2.5推挽電路8.1.2.6全波整流和全橋整流8.1.2.7開關電源8.1.2.7開關電源有關開關電源的詳細內容，請參見下一節第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結8.2開關電源概述8.2.1開關電源的任務原理8.2.2開關電源的運用開關電源——概述指起電壓調整功能的器件一直任務在線性放大區的直流穩壓電源。穩壓電源：通常分為線性穩壓電源和開關穩壓電源。簡稱開關電源(SwitchingPowerSupply)，指起電壓調整功能的器件一直以開關方式任務的一種直流穩壓電源。1、線性穩壓電源：2、開關穩壓電源：8.2開關電源概述8.2.1開關電源的任務原理8.2.2開關電源的運用1、線性穩壓電源：優點：優良的紋涉及動態呼應特性；缺陷：〔1〕輸入采用50Hz工頻變壓器，體積龐大；〔2〕電壓調整器件任務在線性放大區內,損耗大,效率低；〔3〕過載才干差。圖8.29線性穩壓電源方框圖8.2.1開關電源的任務原理2、開關電源：50Hz單相交流220V電壓或三相交流220V/380V電壓經EMI防電磁干擾電源濾波器，直接整流濾波，然后再將濾波后的直流電壓經變換電路變換為數十或數百kHz的高頻方波或準方波電壓，經過高頻變壓器隔離并降壓(或升壓)后，再經高頻整流、濾波電路，最后輸出直流電壓。經過取樣、比較、放大及控制、驅動電路，控制變換器中功率開關管的占空比，便能得到穩定的輸出電壓。圖8.30開關電源原理框圖任務原理：8.2.1開關電源的任務原理圖8.30開關電源原理框圖開關管占空比定義為：D=Ton/Ts；其中Ts為開關管的開關周期,Ton為一個周期內導通用時間。兩種改動占空比的控制方式：1〕脈沖寬度調制控制(PWM)2、開關電源：2〕脈沖頻率調制控制(PFM)8.2.1開關電源的任務原理圖8.31PWM控制方式1〕脈沖寬度控制：堅持開關頻率(開關周期Ts)不變，經過改動Ton來改動占空比D，從而到達改動輸出電壓的目的。假設占空比D越大，那么經濾波后的輸出電壓也就越高。堅持導通時間Ton不變，經過改動開關頻率(即開關周期)而到達改動占空比的目的。任務頻率不固定，呵斥濾波器設計困難。2〕脈沖頻率控制：8.2.1開關電源的任務原理〔1〕功耗小、效率高。〔2〕體積小、分量輕?！?〕穩壓范圍寬?！?〕電路方式靈敏多樣。開關電源缺陷：主要是存在開關噪聲干擾。開關電源優點：8.2.1開關電源的任務原理8.2開關電源概述8.2.1開關電源的任務原理8.2.2開關電源的運用圖8.32直流操作電源電路原理圖主電路采用半橋變換電路，額定輸出直流電壓為220V，輸出電流為10A。1、開關電源的運用8.2.2開關電源的運用2、各功能塊的詳細電路簡介：(1)交流進線濾波器圖8.33交流進線EMI濾波器該濾波器能同時抑制共模和差模干擾信號。電路構造：Cc1、Lc和Cc2構成的低通濾波器用來抑制共模干擾信號，其中Lc稱為共模電感，其兩組線圈匝數相等，但繞向相反，對差模信號的阻抗為零，而對共模信號產生很大的阻抗。Cd1、Ld和Cd2構成的低通濾波器那么用來抑制差模干擾信號。作用：防止開關電源產生的噪聲進入電網，或者防止電網的噪聲進入開關電源內部，干擾開關電源的正常任務。8.2.2開關電源的運用(2)啟動浪涌電流抑制電路小功率電源：在整流橋的直流側和濾波電容之間串聯具有負溫度系數的熱敏電阻。大功率電路：將上述熱敏電阻換成普通電阻，同時在電阻的兩端并接晶閘管開關。(3)輸出整流電路小功率電源通常采用半波整流電路，而對于大功率電源那么采用全波或橋式整流電路。啟動浪涌電流抑制電路限流電阻啟動浪涌電流抑制電路輸出整流電路半波整流8.2.2開關電源的運用PWM控制器SG3525引腳闡明圖8.34SG3525的內部構造①腳：誤差放大器反相輸入端；③腳：同步信號輸入端，同步脈沖的頻率應比振蕩器頻率fS要低一些；④腳：振蕩器輸出；⑤腳：振蕩器外接定時電阻RT端，RT值為2kΩ～150kΩ；⑥腳：振蕩器外接電容CT端，振蕩器頻率為fS＝1/CT(0.7RT+3R0);其中R0為⑤腳與⑦腳之間跨接的電阻，用來調理死區時間，定時電容范圍為0.001μF～0.1μF；⑦腳：振蕩器放電端，外接電阻來控制死區時間，電阻范圍為0～500Ω；⑧腳：軟起動端，外接軟起動電容，該電容由內部Uref的50μA恒流源充電。⑨腳：誤差放大器的輸出端；⑩腳：PWM信號封鎖端，該腳為高電平常，輸出驅動脈沖信號被封鎖,用于缺點維護；⑾腳：A路驅動信號輸出；⑿腳：接地;⒀腳：輸出級集電極電壓；⒁腳：B路驅動信號輸出；⒂腳：電源，其范圍由于8V～35V；⒃腳：內部+5V基準電壓輸出。②腳：誤差放大器同相輸入端；8.2.2開關電源的運用(4)控制電路〔SG3525〕該開關電源采用雙環控制方式，電壓環為外環控制，電流環為內環控制。輸出電壓的反響信號UOF與電壓給定信號UOG相減，其誤差信號經PI調理器后構成輸出電感的電流給定，再與電感電流的反響信號IOF相減得電流誤差信號，經PI調理器后送入PWM控制器SG3525，然后與控制器內部三角波比較構成PWM信號。該PWM信號再經過驅動電路去驅動主電路IGBT。(5)IGBT驅動電路該驅動模塊為混合集成電路，將IGBT的驅動和過流維護集于一體，能驅動電壓為600V和1200V系列電流容量不大于400AIGBT。圖8.35IGBT驅動電路8.2.2開關電源的運用第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結電網諧波電流不僅引起變壓器和供電線路過熱，降低電器的額定值，并且產生電磁干擾，影響其他電子設備正常運轉。1、采用無源校正抑制諧波:2〕電網阻抗或頻率發生變化時，濾波效果不能保證，動態特性差。3〕能夠會與電網阻抗發生并聯諧振，將諧波電流放大，從而導致系統無法正常任務。4〕LC濾波器體積龐大。特點：1〕方法簡單可靠，并且在穩態條件下不產生電磁干擾。(在主電路中串入無源LC濾波器)8.3有源功率因數校正與無源校正抑制諧波的區別：能進一步抑制安裝的低次諧波，提高安裝的功率因數。與普通的開關電源的區別：〔1〕

PFC電路不僅反響輸出電壓，還反響輸入平均電流；〔2〕PFC電路的電流環基準信號為電壓環誤差信號與全波整流電壓取樣信號的乘積。1〕特點：2、有源功率因數校正電路〔PFC〕2〕任務原理：有源功率因數校正技術(ActitePowerFilterCorrection，簡稱APFC或PFC)就是在傳統的整流電路中參與有源開關，經過控制有源開關的通斷來強迫輸入電流跟隨輸入電壓的變化，從而獲得接近正弦波的輸入電流和接近1的功率因數。8.3有源功率因數校正圖8.36Boost－PFC電路主電路由單相橋式整流電路和Boost變換電路組成，虛線框內為控制電路，包含電壓誤差放大器VA及基準電壓Ur，乘法器，電流誤差放大器CA，脈寬調制器和驅動電路。輸出電壓Uo和基準電壓Ur比較后，誤差信號經電壓誤差放大器VA以后送入乘法器M，與全波整流電壓取樣信號相乘以后構成基準電流信號?；鶞孰娏餍盘柵c電流反響信號相減，誤差信號經電流誤差放大器CA后再與鋸齒波相比較構成PWM信號，然后經驅動電路控制主電路開關S的通斷，使電流跟蹤基準電流信號變化。PFC技術的任務原理8.3有源功率因數校正PFC集成控制電路UC3854及其運用圖8.37UC3854內部構造框圖UC3854包含電壓放大器VA，模擬乘法/除法器M，電流放大器CA，固定頻率PWM脈寬調制器，功率MOSFET的門極驅動電路，7.5V基準電壓等。8.3有源功率因數校正圖8.38輸出功率為250W時由UC3854構成的PFC電路原理圖控制芯片UC3854適用的功率范圍比較寬，5KW以下的單相boost-PFC電路均可以采用該芯片作為控制器。輸出功率不同時，只需改動主電路中的電感L1和電流檢測電阻RS、控制電路中的電流控制環參數。輸出電壓Uo由下式確定：PFC集成控制電路UC3854及其運用8.3有源功率因數校正BoostPFC單相整流器的主電路1.主電路構造在實踐運用中，BoostPFC單相整流器的主電路如以下圖所示。——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正BoostPFC單相整流器的主電路1.主電路構造在以下圖中，主電路包括直流側平波電感LA〔又稱Boost電感〕、單相不可控整流電路、IGBT回路、緩沖吸收回路、高頻整流二極管、直流側濾波電容、均壓電阻、以及電網側電壓、電流檢測電路和直流側電壓檢測電路等幾個部分?！狿FC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正在BoostPFC單相整流器的實踐運用主電路中還有一個軟起動電路部分，在圖中沒有畫出〔是與直流側電壓欠壓維護聯鎖控制的〕。BoostPFC單相整流器的主電路在單相220V電網中，QA〔IGBT器件〕選用600V耐壓的新型NPT-IGBT器件；直流側濾波電容C6和C7選用300VDC耐壓的電解電容器；R6和R7是均壓電阻，以堅持C6和C7上的電壓平衡，同時作為BoostPFC單相整流器的固定負載，普通可以按R6和R7的總功耗為整流器額定功率的2～8‰選?。籖3和C3是并聯高頻濾波回路，C3選取500V或600V耐壓的無極性電容器；——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正R2和C2組成了IGBT的緩沖吸收回路，R1和C1組成了整流二極管DA的緩沖吸收回路，其中R1和R2采用無感功率電阻，C1和C2采用1200V的無感吸收電容，DA選用快恢復二極管。直流側電壓的給定值的選擇要根據電網電壓的允許動搖范圍而定，例如——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正由于中間回路與電網之間存在著復雜的能量交換過程，普通在實踐產品中選擇10～30p.u.〔標么值〕作為中間回路支撐電容器的取值。實踐上，在BoostPFC單相整流器中還必需設置一些必要的維護措施，以保證整流器的可靠運轉。普通均設置有如下維護：——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正①電網電壓的過壓維護，采用帶回差的維護；②電網電壓的欠壓維護〔回差維護〕；③交流輸入電流的過流維護〔鎖死維護〕；④交流輸入電流的過載維護〔鎖死維護〕；⑤直流側電壓的欠壓維護〔回差維護〕，并且與整流器的軟起動維護聯鎖去控制軟起動電路；⑥直流側電壓的過壓維護〔鎖死維護〕；⑦IGBT模塊的過溫維護〔回差維護〕等。2.控制構造采用平均電流控制的構造框圖如以下圖所示。目前，商品化的BoostPFC單相整流器采用Unitrode公司消費的UC3854A/B集成控制芯片作為平均電流控制方案的中心器件。UC3854A/B集成控制芯片可以到達的最正確控制效果為：①電網輸入電流的諧波畸變率控制在5%以下；②電網輸入功率因數控制在0.95以上，最好可到達0.99?！狿FC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正BoostPFC單相整流器控制構造框圖3.BoostPFC控制技術的特點①具有電路構造簡單緊湊、交流輸入電壓范圍寬、動態性能良好等等優點；②對單相電網輸入電流的補償效果好，但是嚴重依賴于電網電壓的波形質量，也就是說對電網電壓波形的順應性差；③直流平波電感的設計應該以控制其溫升為目的，以提高其運用壽命；——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正BoostPFC單相整流器的主電路④QA〔IGBT器件〕回路中應適當地串入一個限流電阻或飽和電感〔圖4-5中的RQ或LQ〕，以降低IGBT器件的損壞率；⑤高頻整流二極管DA采用快恢復二極管，以縮短反向恢復時間，減小器件的損耗；⑥直流側濾波用電解電容器的容量太大，在實踐產品中有的竟然采用30p.u.的取值，比三相PWM整流器的直流側電解電容器取值〔≤4.0p.u.〕大得太多；⑦能量只能一方向流動，即只能從電網流向負載。——PFC控制電路運用和設計舉例8.3有源功率因數校正BoostPFC單相整流器的主電路第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結——UninterrupitablePowerSystem,簡稱UPSUPS電源安裝在保證不延續供電的同時，還能提供穩壓、穩頻和波形失真度極小的高質量正弦波電源。

目前，在計算機網絡系統、郵電通訊、銀行證劵、電力系統、工業控制、醫療、交通、航空等領域得到廣泛運用。不延續電源：8.4不延續電源〔UPS〕UPS的分類1、后備式UPS根據任務方式，UPS電源分：圖8.39后備式UPS的根本構造市電存在時，逆變器不任務，市電經交流穩壓器穩壓后，向負載供電，同時充電器任務，對蓄電池組浮充電。市電掉電時，逆變器任務，將蓄電池供應的直流電壓變換成穩壓、穩頻的交流電壓，繼續向負載供電。輸出電壓波形有方波、準方波和正弦波三種方式。特點：構造簡單、本錢低、運轉效率高、價錢廉價，但其輸出電壓穩壓精度差，市電掉電時，輸出有轉換時間。適于小功率。8.4不延續電源〔UPS〕2、線式UPS圖8.40在線式UPS的根本構造正常任務時，市電經整流器變成直流后，再經逆變器變換成穩壓、穩頻的正弦波交流電壓供應負載。當市電掉電時，由蓄電池組向逆變器供電，以保證負載不延續供電。假設逆變器發生缺點，UPS那么經過靜態開關切換到旁路，直接由市電供電。當缺點消逝后，UPS又重新切換到由逆變器向負載供電。特點：總是處于穩壓、穩頻供電形狀，輸出電壓動態呼應特性好，波形畸變小，其供電質量明顯優于后備式UPS。UPS的分類8.4不延續電源〔UPS〕——UPS電源中的整流器1〕對于小功率UPS，整流器普通采用二極管整流電路，它的作用是向逆變器提供直流電源。蓄電池充電由專門的充電器來完成。2〕對于中大功率UPS，整流器普通采用相控式整流電路,它具有雙重功能，在向逆變器提供直流電源的同時，還要向蓄電池進展充電，因此，整流器的輸出電壓必需是可控的。3〕減少UPS注入電網的諧波電流的方法：〔1〕添加整流電路的相數；〔2〕在整流器的輸入側添加有源或無源濾波器。4〕目前，比較先進的UPS采用PWM整流電路，可以做到注入電網的電流根本接近正弦波，使其功率因數接近1，大大降低了UPS對電網的諧波污染。概述：8.4不延續電源〔UPS〕任務原理——PWM整流電路圖8.41單相PWM整流電路的原理框圖在PWM整流電路的交流輸入端AB產生一個正弦波調制PWM波uAB，uAB中除了含有與電源同頻率的基波分量外，還含有與開關頻率有關的高次諧波。由于電感Ls的濾波作用，這些高次諧波電壓只會使交流電流is產生很小的脈動。假設忽略這種脈動，is為頻率與電源頻率一樣的正弦波。在交流電源電壓us一定時，is的幅值和相位由uAB中基波分量的幅值及其與us的相位差決議。改動uAB中基波分量的幅值和相位，就可以使is與us同相位，電路任務在整流形狀，且功率因數為1。8.4不延續電源〔UPS〕直流輸出電壓給定信號Ud*和實踐的直流電壓Ud比較后送入PI調理器，PI調理器的輸出即為整流器交流輸入電流的幅值，它與規范正弦波相乘后構成交流輸入電流的給定信號is*，is*與實踐的交流輸入電流is進展比較，誤差信號經比例調理器放大后送入比較器，再與三角載波信號比較構成PWM信號。該PWM信號經驅動電路后去驅動主電路開關器件，便可使實踐的交流輸入電流跟蹤指令值，從而到達控制輸出電壓的目的。圖8.42直接電流控制系統構造圖單相PWM整流電路采用直接電流控制時的控制系統構造簡圖——PWM整流電路8.4不延續電源〔UPS〕通常采用輸出電壓諧波系數HF來恒量UPS輸出電壓的波形質量的好壞。電壓諧波系數定義為：

式中：U1為輸出電壓基波分量的有效值，Un為諧波分量的有效值。正弦波輸出UPS通常采用SPWM逆變器。下面以單相輸出UPS為例，分析逆變器的任務原理。HF越小，那么闡明UPS輸出電壓波形越接近理想的正弦波?！猆PS電源中的逆變器8.4不延續電源〔UPS〕圖8.43UPS逆變器及其控制原理框圖主電路采用全橋逆變電路，對于小功率UPS，開關器件普通為MOSFET，而對于大功率UPS，那么采用IGBT。為濾去開關頻率噪聲，輸出采用LC濾波電路，由于開關頻率普通大于20kHz，因此，采用較小的LC濾波器。輸出隔離變壓器實現逆變器與負載隔離，防止它們之間電的直接聯絡，從而減少干擾。1、電路構造：——UPS電源中的逆變器8.4不延續電源〔UPS〕圖8.43UPS逆變器及其控制原理框圖市電us經同步鎖相電路得到與市電同步的50Hz方波，將其輸入規范正弦波發生器，便產生與市電同步的規范正弦波信號。該信號與輸出有效值調理器的輸出相乘后得到輸出電壓瞬時值給定信號u*，再與輸出電壓瞬時值反響信號uf相減，誤差信號經P調理器后，再與三角載波信號相比較，得到PWM信號，該信號經驅動動電路后分別去驅動主電路的開關器件，從而到達控制輸出電壓的目的。2、任務原理：——UPS電源中的逆變器8.4不延續電源〔UPS〕為了進一步提高UPS電源的可靠性，在線式UPS均裝有靜態開關，將市電作為UPS的后備電源，在UPS發生缺點或維護檢修時，無延續地將負載切換到市電上，由市電直接供電。圖8.44單相輸出UPS的靜態開關原理圖1〕同步切換：先通后斷；2〕非同步切換：先斷后通；1、任務原理：一只晶閘管用于經過正半周電流，另一只晶閘管那么用于經過負半周電流。2、電路構造：3、靜態開關的切換方式：靜態開關的主電路普通由兩只晶閘管開關反并聯組成，——UPS的靜態開關8.4不延續電源〔UPS〕圖8.44單相輸出UPS的靜態開關原理圖切換時，首先觸發靜態開關2，使之導通，然后再封鎖靜態開關1的觸發脈沖，因此，靜態開關1和靜態開關2同時導通，此時，市電和逆變器同時向負載供電。3、靜態開關的切換方式：1〕同步切換：先通后斷〔1〕能保證在切換的過程中供電不延續?！?〕在切換的過程中，逆變器必需跟蹤市電的頻率、相位和幅值。防止產生環流，燒壞逆變器。任務原理：特點：——UPS的靜態開關8.4不延續電源〔UPS〕圖8.44單相輸出UPS的靜態開關原理圖先封鎖正在導通的靜態開關觸發脈沖，延遲一段時間，待導通的靜態開關關斷后，再觸發另外一路靜態開關。3、靜態開關的切換方式：2〕非同步切換：先斷后通會呵斥負載短時延續電。任務原理：特點：——UPS的靜態開關8.4不延續電源〔UPS〕第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結8.5靜止無功補償安裝根椐所采用的電力電子器件，靜止無功補償安裝分為兩大類型：1、采用晶閘管開關的靜止無功補償安裝：1〕晶閘管控制電抗器〔ThyristorControlledReactor—TCR〕2〕晶閘管投切電容器〔ThyristorSwitchedCapacitor—TSC〕2、采用自換相變流器的靜止無功補償安裝：也即〔靜止無功發生器〔StaticVarGenerator—SVG〕或高級靜止無功補償安裝〔AdTancedStaticVarCompensator—ASVC〕。1、組成：由電力電子器件與儲能元件構成。2、特點：在于能快速調理容性和感性無功功率，實現動態補償。3、運用：常用于防止電網中部分沖擊性負荷引起的電壓動搖干擾、重負荷忽然投切呵斥的無功功率劇烈變化?！睸taticVarCompensator—SVC〕晶閘管控制電抗器(TCR)根本原理：圖8.45TCR的根本原理圖其單相根本構造是兩個反并聯的晶閘管與一個電抗器串聯，這樣的電路并聯到電網上，就相當于電感負載的交流調壓電路構造。其任務原理和不同觸發角時的任務波形與交流調壓電路完全一樣。晶閘管投切電容器(TSC)任務原理：圖8.46TSC單相機構及其控制系統原理圖任務時，TSC與電網并聯，當控制電路檢測到電網需求無功補償時，觸發晶閘管靜態開關并使之導通，這樣，便將電容器接入電網，進展無功補償；當電網不需求無功補償時，關斷晶閘管靜態開關，從而切斷電容器與電網的聯接。因此，TSC實踐上就是斷續可調的吸收容性無功功率的動態無功補償安裝。TSC由兩個反并聯的晶閘管構成的靜態開關與電容器串聯組成。晶閘管投切電容器(TSC)1、TSC主電路普通將電容器分成幾組，每組均可由晶閘管投切，如圖8.4.3所示。電容器分組通常采用二進制方案，即采用n-1個電容值為C的電容和一個電容值為C/2的電容，這樣的分組可以使組合成的電容值有2n級。圖8.47TSC主電路2、零電壓投入問題為使補償電容器的投入與切除過程不引發主電路的涌流沖擊，必需選擇預備投入的電容器上的電壓為電網線電壓的正或負峰值且電壓極性一樣的時辰，切除時只需吊銷觸發信號即可，開關在電流過零之后會自行關斷。圖8.48晶閘管電壓過零觸發電路表示圖晶閘管投切電容器(TSC)3、電容器投切判據與信號檢測在圖8.49中設節點相電壓為：圖8.49節點相電壓與負載電流負載電流為：上式中，ip(t)和iq(t)分別為有功電流分量和無功電流分量。當ωt=2kπ時：可見，只需丈量在相電壓正向過零時辰的負載電流，就可知對應的無功電流最大值IQM。這種無功電流檢測方法簡單、快速〔在一個周期內只需采樣一次〕?！?〕以無功電流為投切判據〔1〕以無功電流為投切判據晶閘管投切電容器(TSC)上式△C即為全補償所需投切的電容量，△C為負值，那么是切除相應容量的電容器；反之，那么應投入相應容量的電容器。圖8.50中，電壓信號經濾波后由過零脈沖發生電路產生相電壓，正向過零脈沖信號，作為采樣堅持器的采樣開關信號，于是采樣堅持器的輸出就是無功電流幅值。圖8.49中，iL=ic+is，假設使iq=ic，那么實現了完全補償。圖8.50無功電流為投切判據的檢測電路原理圖由和可得〔2〕以無功功率為投切判據晶閘管投切電容器(TSC)可讓單片機經過Ａ/Ｄ轉換同時對和信號在一個周期內進展Ｎ次采樣，得到2Ｎ個數據，由此進展下述離散運算得到UBC、IA和PBC：對于對稱三相補償，只需取恣意兩相電壓〔線電壓〕和另一相電流，就可測得無功功率。圖8.51檢測A相電流和BC相線電壓向量圖由于PBC=UBCIAsinΦ，那么功率因數為:4、控制器原理框圖晶閘管投切電容器(TSC)圖8.52TSC控制器原理框圖TSC的控制器主要由單片機、鍵盤接口電路、液晶顯示接口電路、數據存儲器、同步電壓檢測、電壓電流和頻率檢測，還有觸發電路等部分組成。該控制器硬件的原理方框圖如圖8.52所示。靜止無功發生器(SVG)任務原理圖8.53SVG根本電路構造適當調理橋式電路交流側輸出電壓的相位和幅值，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。圖8.53給出了采用自換相電壓型橋式的SVG根本電路構造。靜止無功發生器(SVG)任務原理圖8.54SVG等效電路及其任務原理經過同步電路控制，使與同頻同相，然后改動的幅值大小即可以控制SVG從電網吸收的電流是超前還是滯后90°，并且還能控制該電流的大小。僅思索基波頻率時SVG任務原理可以用圖8.54〔a〕所示的單相等效電路來闡明。當大于時，電流超前電壓90°，SVG吸收容性無功功率；當小于時，電流滯后電壓90°，SVG吸收感性無功功率。第8章電力電子安裝概述8.1組合變流電路8.2開關電源8.3有源功率因數校正8.4不延續電源〔UPS〕8.5靜止無功補償安裝8.6變頻調速安裝本章小結8.6變頻調速安裝假設均勻地改動定子頻率，那么可以平滑地改動電機的轉速。

由交流電機的轉速公式：可以看出：因此，在各種異步電機調速系統中，變頻調速的性能最好，使得交流電機的調速性能可與直流電機相媲美，同時效率高，是交流調速的主要開展方向。8.6變頻調速安裝〔1〕基頻以下的變頻調速〔2〕基頻以上的變頻調速〔3〕轉差頻率控制〔5〕控制直接轉矩〔4〕矢量控制——變頻調速的根本控制方式〔1〕基頻以下的變頻調速三相異步電動機的每相電動勢為：

式中：——定子每相感應電動勢的有效值；——定子電源頻率；——定子每相繞組串聯匝數；——基波繞組系數；——每極氣隙磁通量。在調速的過程中，隨著輸入電源的頻率降低，必需相應地改動定子電壓U，以保證氣隙磁通不超越設計值。假設使=常數，那么在調速過程中可維持近似不變，這就是恒壓頻比控制方式。〔8.6.1〕ω當U不變時，隨著電源輸入頻率的降低，將會相應添加。8.6變頻調速安裝8.6變頻調速安裝〔2〕基頻以上的變頻調速當電壓U一定時，電機的氣隙磁通隨著頻率f的升高成比例下降，類似直流電機的弱磁調速，因此，基頻以上的調速屬恒功率調速。電源頻率從基頻向上提高，可使電機的轉速添加。由于電機的電壓不能超越其額定電壓，因此在基頻以上調頻時，U只能堅持在額定值。根據式(8.6.1)：——變頻調速安裝的分類〔1〕間接變頻調速安裝圖8.55間接變頻安裝的三種機構方式間接變頻調速安裝即交不斷一交變頻安裝，首先將工頻交流電源經過整流器變換成直流，然后再經過逆變器將直流變換成電壓和頻率可變的交流電源。按照電路構造和控制方式的不同，間接變頻安裝又可以分為三種，如圖8.55〔a〕、〔b〕、