大工秋《電源技術(shù)》輔導資料十八

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1、電源技術(shù)輔導資料十八主 題：第五、六、七章復習資料學習時間：2011年2月14日2月20日內(nèi) 容：我們這周主要學習第五、六、七章“UPS不間斷電源”、“交流穩(wěn)壓電源”、“整流電路”的內(nèi)容，掌握重點知識點。一、學習要求1掌握UPS不間斷電源的相關技術(shù)；2掌握交流穩(wěn)壓電源的相關技術(shù)；3掌握整流電路的主電路及工作原理二、主要內(nèi)容1UPS不間斷電源的相關技術(shù)UPS分類按輸入輸出相數(shù)分：單進單出、三進單出和三進三出UPS。UPS方框圖現(xiàn)在的UPS電源工業(yè)，可向用戶提供如下幾種類型的UPS電源品種：后備式UPS ;在線互動式UPS ;三端式UPS ;雙變換在線式UPS ;Delta變換型UPS后備式UPS

2、存在轉(zhuǎn)換時間。保護性能較差。結(jié)構(gòu)簡單，體積小，重量輕，控制容易，成本低。在線式UPS電源輸出的電壓經(jīng)過UPS處理，輸出電源品質(zhì)較高。無轉(zhuǎn)換時間。結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。保護性能好，對市電噪音以及浪涌的抑制能力強。在線交互式UPS電源具有雙向轉(zhuǎn)換器， UPS電池充電間較短。存在轉(zhuǎn)換時間。控制結(jié)構(gòu)復雜，成本較高。保護性能介于在線式與離線式UPS之間，對市電噪聲和浪涌的抑制能力較差。 UPS電源的主要性能和技術(shù)指標 （ 輸入特性輸出特性保護性能 ）輸入特性輸入電壓范圍頻率輸入范圍輸入功率因數(shù)輸入電流諧波輸入頻率范圍頻率跟蹤速率輸出特性輸出電壓波形失真度輸出電壓穩(wěn)壓精度輸出功率因數(shù)三相不平衡能力UPS輸出

3、效率保護性能輸入保護特性輸出過壓欠壓保護特性輸出過載短路保護電池低壓保護UPS的其他保護性能 UPS逆變工作原理及主要技術(shù)中、大功率UPS的整流器一般采用相控式整流電路。相控式整流電路結(jié)構(gòu)簡單，控制技術(shù)成熟，但交流輸入功率因數(shù)低并向電網(wǎng)注入大量的諧波電流。電流型逆變電路進行PWM控制，得到的就是PWM電流波。PWM整流電路也可分為電壓型和電流型兩大類，目前電壓型的較多。單相PWM整流電路半橋電路直流側(cè)電容必須由兩個電容串聯(lián)，其中點和交流電源連接。UPS中的逆變器正弦波輸出的UPS通常采用SPWM逆變器，這是一種抑制諧波分量的最有效的方法，有單相輸出，也有三相輸出。對于小功率的UPS，電路中的開

4、關器件一般采用MOSFET管；而對于大功率的UPS，則采用IGBT管。UPS中的鎖相技術(shù)鎖相就是利用兩個信號的相位差，通過轉(zhuǎn)換裝置形成控制信號，以強迫兩個信號相位同步的一種自動控制系統(tǒng)，稱為鎖相環(huán)或環(huán)路?；镜逆i相環(huán)路由鑒相器、低通濾波器和壓控振蕩器組成基本鎖相環(huán)路的方框圖UPS中的靜態(tài)開關所謂靜態(tài)開關，是一種以雙向晶閘管為基礎構(gòu)成的無觸點通斷組件。這種電路相對于輸入信號的交流電源的任意相位均可同步接通，稱為非零電壓開關。靜態(tài)開關的切換有兩種方式：同步切換和非同步切換。絕大部分在線式UPS除了具有同步方式外，還具有非同步切換方式。很明顯，非同步切換方式會造成負載短時間斷電。2交流穩(wěn)壓電源的相關

5、技術(shù)交流穩(wěn)壓電源的分類及特點能夠提供一個穩(wěn)定電壓和頻率的電源稱交流穩(wěn)定電源。目前國內(nèi)多數(shù)廠家所做的工作是交流電壓穩(wěn)定。下面結(jié)合市場有的交流穩(wěn)壓電源簡述其分類特點。參數(shù)調(diào)整（諧振）型自耦（變比）調(diào)整型改變抽頭型大功率補償型開關型交流穩(wěn)壓電源電子調(diào)節(jié)式穩(wěn)壓電源原理電子調(diào)節(jié)式穩(wěn)壓電源由交流調(diào)整回路與直流控制回路兩大部分組成。交流調(diào)整回路包括自耦變壓器（N1、N2）和可變電抗器N3。直流控制回路主要包括取樣、放大和保護等電路。3整流電路的主電路及工作原理AC/DC變流器分類按整流相數(shù)分單相電路：單脈波或雙脈波三相電路：三脈波或六脈波多相電路：P脈波。按電路控制特點分半控型整流電路。全控型整流電路。單相

6、AC/DC變流器硅整流二極管的主要參數(shù)：額定正向整流電流IF(平均值)正向電壓降UF(平均值)反向漏電流IB(平均值)最高反向工作電壓UR(峰值)擊穿電壓UB(峰值)額定結(jié)溫TJM()：晶閑管導通要具備下列兩個條件：陽-陰極之間加有正向電壓；門陰極之間加正向電壓和電流(觸發(fā)脈沖)。這兩個條件必須同時滿足，缺一不可。正弦電量的有效值和平均值有效值是從電流的熱效應來定義的。單相半波整流電路電壓和電流的平均值電壓和電流的有效值單相半波可控整流電路上圖所示是最簡單的單相半波可控整流電路。單相AC/DC變流器單相全波可控整流電路單相半波可控整流電路只適用于小功率的場合，在實際應用中，廣泛應用的是單相全波

7、可控整流電路。單相橋式全控整流；單相橋式半控整流；單相雙半波可控整流1）單相橋式全控整流A.電阻負載盡管整流電路的輸入電壓是交變的，但流過負載RL上的電流方向是相同的，1個周期內(nèi)脈動2次，從而使直流輸出電壓、電流的脈動程度較前述的單相半波電路得到了改善，電路正、負半周期均能工作直流輸出電壓的平均值是半波可控整流的2倍0時，Uoa最大； 時，Uoa0所以阻性負載的移相范圍輸出電流的平均值輸出電壓的有效值輸出電流有效值就是變壓器二次電流有效值B單相橋式全控整流電路（電感負載）輸出電壓的平均值當0，Ud0.9U2；當90。，Ud0，所以移相角為90。晶閘管導通角180。，與大小無關，它承受的最大反向

8、耐壓值輸出電流的平均值和有效值id為恒定的直流，輸出電流的平均值和有效值相等，這個有效值也是變壓器二次電流的有效值，IdI2單相橋式半控整流電路在單相橋式全按整流電路中，將共陽極的兩只晶閘管(V2、V4)換成功率二極管，這樣就構(gòu)成了單相橋式半控整流電路輸出電壓平均值失控現(xiàn)象及其預防電源正半周當V1觸發(fā)導通后，如欲停止其工作而使觸發(fā)脈沖消失，此后V3無觸發(fā)脈沖而處于阻斷狀態(tài)，但在電源電壓的負半周，電流從V2換到V4，由于電感上感應電動勢的續(xù)流作用，電流經(jīng)Vl、V4繼續(xù)流通，電感釋放能量，若電感很大，V1將維持導通到電壓進入到下一個周期的正半周，V1承受正向電壓繼續(xù)導通，而此時電流又從V4自然換流

9、到V2，如此循環(huán)，出現(xiàn)V1一直導通，V4、v2輪流導通現(xiàn)象，電路失去控制，輸出變?yōu)閱蜗喟氩ú豢煽卣麟妷翰ㄐ?，造成單管過熱而損壞。失控現(xiàn)象預防：續(xù)流二極管三相AC/DC變流器三相半波可控整流電路1）電阻負載對于三相半波可控整流電路，為了得到零線，整流變壓器T的二次繞組必須接成星形，而初級繞組多接成三角形。3個晶閘管V1、V2、V3陽極分別連接u、v、w三相電源，共陰極點通過負載只接電源零點N，這種連接對觸發(fā)電路有公共線連接，比較方便。各晶閘管按同樣的規(guī)律依次觸發(fā)導通，并關斷前面一個已導通的晶閘管。輸出的整流電壓是三相交流相電壓正半周的包絡線。在1個周期內(nèi)整流電壓有3次脈動，因此脈動頻率為350

10、Hz150Hz各晶閘管的觸發(fā)脈沖，其相序應與電源的相序相同，依次間隔120。在一個周期內(nèi)各自導通120，電流是連續(xù)的。t1、 t2、 t3是各晶閘管觸發(fā)導通的最早時刻，在這點之前晶閘管承受反向電壓，不能觸發(fā)導通，因此把它作為計算控制角的起點0。三相電壓的交點稱為自然換相點。整流輸出電壓平均值分兩種情況 30 150，輸出直流電壓為零輸出電流平均值 IoaUoa/RL晶閘管電流平均值 IvaIoa/3晶閘管電流有效值，分兩種情況30晶閘管承受的最大電壓為線電壓峰值三相全控半波整流電路：電感性負載當 90時輸出電壓平均值為零，故電感性負載的移相范圍90晶閘管承受的正、反向電壓輸出電壓平均值，當電流

11、連續(xù)的情況下晶閘管電流平均值，在電源一個周期內(nèi)，每個晶閘管導通120晶閘管電流有效值前面講的是三相半波可控整流電路的共陰極接法，三個晶閘管也可以共陽極連接，輸出電壓為負值，如下圖如果把共陰極和共陽極整流電路如串聯(lián)起來，共用一個電源變壓器，向兩個負載供電，于是變壓器二次繞組就有正向電流和反向電流流過，各流通120度，則繞組的利用串可提高一倍如果R1R2，則Id1Id2 Io Id1Id20相當于零線，可以取消，構(gòu)成三相橋式整流電路三相橋式全控整流電路為了保證整流裝置能啟動工作，或在電流斷續(xù)后能再次導通，必須對共陰極組及共陽極組的各一只晶閘管同時加觸發(fā)脈沖，使它們導通，才能形成電流回路?？刹捎脙煞N

12、辦法：寬脈沖觸發(fā)雙窄脈沖觸發(fā)從上述分析可得如下結(jié)論：三相橋式全控整流電路必須有兩只晶閘管同時導通才能構(gòu)成電流回路，其中一只公共陰極組，另一只在共陽極組，而且這兩只導通的管子不在同一相內(nèi)。因此，負載電壓是兩相電壓之差，即線電壓，一個周期內(nèi)有六次脈動，它為線電壓的包絡線。晶閘管在一個周期內(nèi)導通120 ，關斷240 ，管子換流只在本組內(nèi)進行，每隔120換流一次觸發(fā)脈沖需寬脈沖或雙窄脈沖，共陰極組及共陽極組內(nèi)各管脈沖相位差為120 ，接在同一相的不同組管子脈沖相位差為180 。晶閘管按順序輪流導通，相鄰順序管子脈沖相位差為60 ，即每隔60換流一次。晶閘管承受的最大反向電壓為變壓器二次側(cè)線電壓峰值。變

13、壓器二次側(cè)電流不存在直流分量，克服了三相半波電路的缺點。 3060，ud波形處于連續(xù)與斷續(xù)的臨界狀態(tài)60的波形120時，輸出電壓為零，故三相橋式全控整流電路的移相范圍120參數(shù)計算電阻性負載輸出電壓平均值。輸出電壓是線電壓的一部分，三相三角形接法電路中，線電壓超前相電壓30。60，每當線電壓正半周結(jié)束時電流截止三相橋式全控整流電感負載當60，電阻負載時輸出電壓斷續(xù)，電流中斷。而大電感負載時，當線電壓進入負半周后，由于電感電勢的作用使晶間管繼續(xù)導通，電流仍將連續(xù)，但Ud波形出現(xiàn)負的部分。當90時，輸出電壓正負半波相等，Ud0，因此阻感負載時移相范圍是90電感負載輸出電壓平均值每只晶閘管一個周期導

14、通120 ，其波形為矩形波，故流過晶閘管電流有效值為如變壓器二次側(cè)為星形按法，二次側(cè)相電流i2如u相波形，它為正負半周各寬120 、兩者前沿差180 的矩形波，其有效值三、重要考點（一）選擇題1.交流穩(wěn)壓電源分為（）。A.諧振型 B.變比型 C. 凈化型 D. 開關型答案：ABCD2.單相橋式全控整流電阻負載，直流輸出電壓的平均值是半波可控整流的（）倍。A. 1 B. 2 C. 3 D. 1.414答案：B（二）判斷題1單相橋式全控整流電路（電感負載）移相角為90。 （正確）2. 晶閑管導通要具備下列兩個條件：陽-陰極之間加有正向電壓；門陰極之間加正向電壓和電流(觸發(fā)脈沖)。這兩個條件必須同時滿足，缺一不可。 （正確）