电源模块并联供电的冗余结构及均流技术
?1 概述
?随着电力电子技术的发展，各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求。若采用多个电源模块并联供电，如图1所示，就不但可以提供所需电流，而且还可以形成N＋m冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。
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?图1 多个电源模块并联供电框图
?但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。国外有资料表明，电子元器件在工作环境温度超过50℃时的寿命是在常温（25℃）时的1/6。因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。
?本文从均流电路的拓扑结构出发，介绍几种传统的并联均流方案，对于其他均流方案（比如按热应力自动均流法），暂不做讨论。对于文中提到的每一种均流方法，都做了详细的介绍，并结合简单电路图，讲述其工作原理及优缺点[1][2][3][4]。在文章的最后部分，对并联均流的发展做了简单的展望。?2N＋m冗余结构的好处
?采用N＋m冗余结构运行，可以提高系统稳定性。
接触网的供电方式 我国电气化铁路均采用单边供电方式，即牵引变电所向接触网供电时，每一个供电臂的接触网只从一端的牵引变电所获得电能（从两边获得电能则为双边供电，可提高接触网末端网压，但由于其故障范围大、继电保护装置复杂等原因尚未有采用）。复线区段可通过分区亭将上下行接触网联接，实现“并联供电”，可适当提高末端网压。当牵引变电所发生故障时，相邻变电所通过分区亭实现“越区供电”，此时供电范围扩大，网压降低，通常应减少列车对数或牵引定数，以维持运行。 1、直接供电方式 如前所述，电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过
的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。
2、吸流变压器（BT）供电方式 这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。 由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。 BT供电方式原理结线图 H—回流线；T—接触网；R—钢轨； SS—牵引变电所；BT—吸流 变压器。 牵引网阻抗与机车至牵引变电所的长度不是简单的线性关系。随着机车取流位置的不同，牵引网内的电流分布可有很大不同，例如图中当机车位于供电臂内第一台BT前方时，牵引负荷未通过吸流变压
收稿日期:2003-10-13;修改日期:2003-12-22作者简介:杜少武(1965-),男,安徽合肥人,合肥工业大学副教授,硕士生导师.第27卷第8期 合肥工业大学学报(自然科学版)Vol.27No.82004年8月JOURN AL OF HEFEI U NIVERSITY OF T ECH NOLOGY Aug.2004 带自动均流的DC /DC 变换器并联模块的研究 杜少武, 金 波, 葛锁良 (合肥工业大学电气与自动化工程学院,安徽合肥 230009) 摘 要:分析和比较了几种DC/DC 电源模块并联均流技术,介绍了Unitrode 公司生产的U C3907芯片内部结构和功能。在此基础上,设计出一种基于UC3846和UC3907的带自动均流的大功率DC/DC 变换器的控制电路。提出了在UC 3907的14脚和6脚之间接一电阻,从而解决电源模块并联运行时主控与辅控交替的现象,有效控制每个电源模块均摊总负载电流。关键词:并联;自动均流;DC /DC 变换器 中图分类号:TM 46 文献标识码:A 文章编号:1003-5060(2004)08-0936-05 Study of DC /DC converter with automatic load sharing DU Shao -w u , JIN Bo , GE Suo -liang (School of Electric E ngineering and Au tom ation,Hefei University of T echnology,Hefei 230009,China) Abstract :Several metho ds of sharing current in the parallel -connected DC /DC converter are analy zed and compared .The inner structure and function o f the UC 3907produced by Unitro de Company is in-tr oduced.T he control circuit of a high pow er DC/DC converter w ith automatic load sharing is de-signed based o n UC3846and U C3907.In or der to reso lve the pr oblem o f the alternate betw een m ain co ntrol and assist control in the pow er m odule under parallel connection ,a m ethod that a r esistance is co nnected betw een the pin No.14and the pin No.6of UC3907is pr esented so that the output current of each pow er m odule can be controlled effectiv ely and all the load current shared ev enly. Key words :parallel connection;autom atic load sharing;DC/DC co nv erter 0 引 言 电源并联运行是电源产品模块化、大容量化的一个有效方法,是电源技术的发展方向之一,是实现组合大功率电源系统的关键。电源并联扩容的基本要求[1] 为:电源并联后,总电源系统的源电压效应和负载效应要满足所要求的技术指标;每个电源模块的输出电流应相等;有一个低带宽的总线来连接所有的电源模块;具有良好的负载瞬态响应特性。 因为电源并联在一起,很难达到输出电流分配均匀,所以并联电源模块间必须采用均流措施。某DC/DC 变换器要求:输入电压为385V,输出电压38V,输出电流为100A ,必要时多台开关稳压电源可以直接并联使用,并联使用时的负载不均衡度小于5%。DC /DC 变换器主电路采用半桥式电路拓扑,
《简单电力电子装置设计与调试》复习大纲 I. 晶闸管及单相相控整流电路 1、 掌握晶闸管的工作原理、导通及关断条件、理解晶闸管主要参数 的含义、怎样选用晶闸管的额定电压和额定电流； 1）晶闸管导通条件：阳极加正向电压、门极加适当正向电压。 注意：阳极加正向电压是指阳极电位高于阴极电位，阳极电位可以是正也可以是负。门极正向电压是指门极电位高于阴极电位。 2）关断条件：流过晶闸管的阳极电流小于维持电流。可以通过降低晶闸管阳极－阴极间电压或增大主电路中的电阻。 在室温且控制极开路时，维持晶闸管继续导通的最小电流称为维持电流I H 。 当元件刚从阻断状态转为导通状态时就撤除触发电压，此时元件维持导通所需要的最小阳极电流称为掣住电流I L 。对同一晶闸管来说，掣住电流I L 要比维持电流IH 大2～4倍。 2、 晶闸管主要参数 1）额定电压：用等级表示，选用管子时额定电压常常是实际工作时可能承受的最大电压的2～3倍。 2）额定电流 TM )3~2(: U U T n 若考虑安全裕量
注意：不同于通常电气元件以有效值来定义额定电流，而是以平均值来定义的。选择管子时要用有效值相等原则即流过晶闸管实际电流的有效值等于（小于）管子的额定电流有效值。 3．单相半波可控整流电路工作原理及参数计算 几个名词术语和概念 控制角α：控制角α也叫触发角或触发延迟角，是指晶闸管从承受正向电压开始到触发脉冲出现之间的电角度。 导通角θ：是指晶闸管在一周期内处于导通的电角度。 移相：移相是指改变触发脉冲出现的时刻，即改变控制角α的大小。 移相范围：移相范围是指一个周期内触发脉冲的移动范围，它决定了输出电压的变化范围。 分析工作原理、绘制输出电压Ud波形时要抓住晶闸管什么时候导通、什么时候关断这个关键。 电感性负载时，理解输出负电压的原因。关键是理解电感储存、释放能量的性质。 4、掌握晶闸管对触发电路的要求(见p42)； 5、理解相控电路半波、全波、半控、全控的概念，知道单相半 波、单相桥式全控整流电路电阻性负载、电感性负载的移相 范围、输出电压的计算公式以及输出基波脉动频率（可以参 见发给同学们的可控整流电路的参数表）。 6、双向晶闸管的触发方式(掌握双向晶闸管工作状态I+、III-的
第一章 电力半导体器件 习题与思考题解 1-1．晶闸管导通的条件是什么？怎样使晶闸管由导通变为关断？ 解：晶闸管导通的条件是：阳极承受正向电压，处于阻断状态的晶闸管，只有在门极加正向触发电压，才能使其导通。门极所加正向触发脉冲的最小宽度，应能使阳极电流达到维持通态所需要的最小阳极电流，即擎住电流ＩＬ以上。导通后的晶闸管管压降很小。 使导通了的晶闸管关断的条件是：使流过晶闸管的电流减小至某个小的数值－维持电流 ＩＨ以下。其方法有二： １）减小正向阳极电压至某一最小值以下，或加反向阳极电压； ２）增加负载回路中的电阻。 1-2．型号为KP100-3的晶闸管，维持电流I H =4mA ，使用在题1-2图中的电路中是否合理？为什么（不考虑电压、电流裕量）？ 解：根据机械工业部标准JB1144-75规定，ＫＰ型为普通闸管，KP100-3的晶闸管，其中100是指允许流过晶闸管的额定通态平均电流为100A ，3表示额定电压为300V 。 对于图(a)，假若晶闸管V 被触发开通，由于电源为直流电源，则晶闸管流过的最大电流为 ()mA I V 210500100 3 =?= 因为I V < I H ，而I H < I L ，I L 为擎住电流，通常I L =(2~4) I H 。可见，晶闸管流过的最大电流远小于擎住电流，所以，图(a)不合理。 对于图(b)，电源为交流220V ，当α=0°时，最大输出平均电压 9922045.045.02=?=≈U U d （Ｖ） 平均电流 9.910 99 === R U d VAR I (A)
波形系数 57.1≈= VAR V f I I K 所以， ＩＶ＝K f 。ＩＶＡＲ＝1.57×9.9＝15.5(A) 而KP100-3允许流过的电流有效值为I VE ＝1.57×100＝157(A)， I L < I V 300(V) 所以，图(b)不满足电压指标，不合理。 对于图(c)，电源为直流电源，Ｖ触发导通后，流过Ｖ的最大电流为I V ＝150／1＝150(A),即为平均值，亦是有效值。而I VE ＝150A ，I V ＝150(A)<157（A ），即I L < I V 铁路牵引网的供电方式与接触网结构
铁路牵引网的供电方式与接触网结构 1 牵引网的供电方式 铁路牵引供电系统的主要功能是将地方电力系统的电能引入牵引变电所，通过牵引变电所和接触网等，向电力机车提供持续电能。牵引网主要由馈电线、接触网、钢轨、回流线组成。馈电线(Feeder)是指从牵引变电所母线连接出来连接到接触网之间的传输导线。接触网(Catenary)悬挂在铁道钢轨线正上方，对地标称电压27.5kV，是沿电气化铁路架空敷设的供电网，通过受电弓向电力机车或动车组提供电能。接触网主要由承力索、吊弦、接触线组成，接触线与路轨轨面的高度通常为 6.5m。牵引网供电方式主要有：直接供电方式、BT供电方式、AT供电方式、CC供电方式。目前我国高速铁路和客运专线普遍采用带回流线的AT 供电方式。 1.1 AT供电方式 AT(Auto-Transformer)供电方式的即自耦变压器供电方式，AT 供电方式具有更好的防干扰效果和更大的牵引能力，目前我国高速铁路和载重铁路基本使用AT 供电模式，牵引变电所的进线电源为交流110kv或220 kV，出线电压为交流2×27.5 kV。牵引变电所主变压器输出二次侧分别接于牵引馈线(T)相和(F)相，每隔10~15km 设立一个自耦变压器所，并联接入牵引网中，变压器的首端和尾端与接触网的(T)相和(F)相相连，绕组的中点与钢轨相连接。接触网和正馈线中的电流大小相等，方向相反，且电流大小仅为电力机车电力的一半，减少了电弧对接触网烧伤和受电弓滑板等问题，对邻近通信线路的干扰大大降低。与其它供电方式相比，线路上的电压降可以减少一半，因此供电臂可延长一倍，达到50km—60km。采用AT 供电方式无需加强绝缘就能使供电回路的电压提高一倍，在AT 区段电力机车是由前后两个AT 所同时并联供电，因此适宜与高速铁路和重载铁路等大负载电流运行。 图1 A T供电方式 2 接触网结构 高速铁路接触网功能是从牵引变电所引入电能，并将电能输送到沿铁路钢轨运行的电力机车的受电弓上。接触网主要包括支柱和导线，导线包括传输线(T 线)、承力索、正馈线(F
接触网的供电及其供电示意图 一、接触网的供电方式 接触网是架设在铁路线上空向电力机车提供电能的特殊形式的输电线路。电能由地方电力网输送到铁路牵引变电所后，经主变压器降压达到电力机车正常使用所需电压等级，再由馈电线将电能送至接触网。电力机车靠从接触网上获取电能以提供牵引动力，保证列车运行。 目前，我国电气化铁道干线上牵引变电所牵引侧母线上的额定电压为27．5kV(自耦变压器供电方式为2×27．5kV)，接触网的额定电压为25kV，最高电压为29kV。在供电距离较长时，电能在输电线路和接触网中产生电能损耗，使接触网末端电压降低。但接触网末端电压不应低于电力机车的最低工作电压20kV，系统在非正常运行情况(检修或事故)下，机车受电弓上的电压不得低于19kV，所以两牵引变电所之间的距离一般为40～60km，具体间距需经供电计算确定。 电压从牵引变电所经馈电线送至接触网，流过电力机车，再经轨道回路和回流线，流回牵引变电所。应该指出：由于轨道和大地间是不绝缘的，在电力机车的电流流到轨道以后，并非全部电流都沿着轨道流回牵引变电所。实际上有部分电流进入大地，并在地中流回牵引变电所。这种由大地中流经的电流称地中电流(又称泄漏电流或杂散电流)。牵引变电所向接触网正常供电的方式有两种：单边供电和双边供电。如图1—3—1所示。 图1-3-1 电气化铁道供电系统 1—发电厂；2—区域变电所；3—输电线；4—分区亭；5—牵引变电所 6—接触线；7—轨道回路；8—回流线；9—电力机车；10供电线
1.单边供电 两个牵引变电所之间将接触网分成两个供电分区(又称供电臂)，正常情况两相邻供电臂之间的接触网在电气上是绝缘的，每个供电分区只从一端牵引变电所获得电能的供电方式称为单边供电。单边供电时，相邻供电臂电气上独立，运行灵活；接触网发生故障时，只影响到本供电分区，故障范围小；牵引变电所馈线保护装置较简单。这是中国电气化铁道采用的主要形式，乐昌供电车间也在用这种供电方式。 2.双边供电 若两个供电分区通过开关设备，在电路上连通，两个供电分区可同时从两个牵引变电所获得电能，这种供电方式称为双边供电。双边供电可提高接触网电压水平，减少电能损耗。但馈线及分区亭的保护及开关设备都教复杂，因此，目前采用较少。 3.越区供电 单边和双边供电为正常的供电方式，还有一种非正常供电方式(也称事故供电方式)叫越区供电，如图l一3—2所示。 图1-3-2 区域供电示意 1—故障牵引变电所；2—越区供电分区 由于越区供电的供电量大大伸长，如果列车运行数量相同的情况下，则延伸供电臂的末端电压就会大大降低，倘若低于电力机车允许最低工作电压时，将造成机车不能运行，这是不允许的。因此，越区供电只能保证客车或重要货车通过，是作为避免中断运输的临时性措施。
全国2018年4月自学考试电力电子变流技术试题 课程代码：02308 一、单项选择题(本大题共10小题.每小题1分，共10分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.电阻性负载三相半波可控整流电路，在合理的控制角范围内，当控制角α为何值时，输出负载电压出现断续( ) A.<30° B.>30° C.>45° D.>90° 2.电阻性负载三相半波可控整流电路中，该输入电源相电压有效值为U2，晶闸管所承受的最大反向电压U Rm等于多少( ) A.U Rm=3U2 B. U Rm=6U2 2U2 C. U Rm=2 2U2 D. U Rm=3 3.三相桥式不控整流电路中，二极管在自然换相点按1、2、3、4、5、6、l的顺序每隔多少度换相一次( ) A.45° B.60° C.90° D.120° 4.三相全控桥式整流电路中，共阴极组的三个晶闸管的触发脉冲相位互差( ) A.60° B.90° C.120° D.150° 5.单相全波可控整流电感性负载电路中，在理想的条件下( ) A.电感消耗的能量大于电阻消耗的能量 B.电感消耗的能量小于电阻消耗的能量 C.电感消耗的能量等于电阻消耗的能量 D.电感本身不消耗能量 6.单相全控桥式整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是( ) 1
A.90° B.120° C.150° D.180° 7.下面给出的四个电力半导体器件中，哪个是全控型电力半导体器件( ) A.二极管 B.晶闸管 C.功率晶体管 D.逆导晶闸管 8.单相桥式全控电压源型逆变电路，直流侧电压为E，采用180°导电控制，则输出方波电压的有效值为( ) 1 A.E B.E 2 C.2E D.0 9.变流电路能进行有源逆变的条件之一是( ) A.直流侧接有续流二极管 B.电阻性负载 C.直流侧接有RC保护电器 D.直流侧有直流电动势E d 10.三相半波可控变流电路，输出电压U d的脉动频率与交流电源的频率之比为( ) A.6 B.3 C.2 D.1 二、填空题(本大题共15小题，每小题1分，共15分) 请在每小题的空格中填上正确答案.错填、不填均无分。 11.单相全控桥式整流电路电阻负载，控制角α=____时，整流输出电压平均值U d=0。 12.单相全桥相控电阻性负载电路中，设触发角为α，则晶闸管的导通角为_____。 13.单相半波可控整流纯电阻负载电路，控制角α=_____时，负载电流的平均值最大。 14.按照控制信号的性质来分，晶闸管是属于_______驱动型电力电子器件。 15.电压型三相桥式逆变电路中，采用180°导电控制方式时，同一相上、下两桥臂控制信号的相位差_____度。 16.SPWM调制，设正弦调制波的幅值为U rm，三角载波的幅值为U cm，则调制比为_____。 17.单相桥式逆变电路采用双极性SPWM调制，设逆变器直流侧电压幅值为U d，则输出电压有-U d和______。 18.将直流电能转换为交流电能，直接提供给交流_______的逆变电路称为无源逆变器。 19.三相桥式不控整流电路中，在—个输入电源周期内每个整流二极管换相_____次。 20.对同一只晶闸管，擎住电流I L和维持电流I H的大小关系为I L____I H。 2
??????????????????????精品自学考试资料推荐?????????????????? 全国 2018 年 7 月自考电力电子变流技术试题 课程代码： 02308 一、填空题 (每小题 1 分，共 15 分) 1．对于普通晶闸管，在没有门极触发脉冲的情况下，有两种因素会使其导通，一是正向阳极电压U A过高，二是 _________________。 2．为防止晶闸管误触发，应使干扰信号不超过_________________ 。 3．由逆阻型晶闸管和整流管集成的晶闸管称为_________________ 4．单相全控桥能在Ⅰ、_________________象限中工作。 5．逆变失败是指工作在逆变状态的变流器由于某种原因，出现了U d和 E d _______________ 的状态。 6．采用α1=π-α2配合有环流的控制的单相反并联(双重 )全控桥式整流电路，当变流器Ⅱ工作在逆变状态时，变流器Ⅰ工作在_________________状态。 7．常用的抑制过电压的方法有两种，一是用储能元件吸收可能产生过电压的能量，并用电阻将其消耗。 二是用 _________________ 元件限制过电压的幅值。 8．在整流电路中，晶闸管的换流属于_________________。 9 ．若用集成触发电路KC04触发三相全控桥，则KC04的引脚 1 和15 分别接至三相全控桥 _________________ 的上下两只晶闸管。 10．电压型单相桥式逆变电路中，与开关管反并联的二极管起着_________________ 和防止开关器件承受反压的作用。 11．脉冲宽度调制(PWM) 电路的调制比M 愈高，输出电压基波幅值愈_________________。 12．为了使电力晶体管安全、可靠地运行，驱动电路和主电路应该实行_________________ 。 13．为防止过电压和抑制功率晶体管的du/dt ，对功率晶体管需加接_________________ 。 14．普通晶闸管为半控型器件，在直流斩波电路中，由触发脉冲控制其开通，关断则由_________________ 完成。 15．三相全控桥中，晶闸管的控制角的起算点在_________________。 二、单项选择题 (在每小题的四个备选答案中，选出一个正确答案，并将正确答案的序号填在题干的括号内。 每小题 1 分，共 20 分 ) 1．晶闸管门极触发信号刚从断态转入通态即移去触发信号，能维持通态所需要的最小阳极电流，称为（）。 A ．维持电流B．擎住电流 C．浪涌电流D．额定电流 2．为了减小门极损耗，晶闸管正常导通的方法是阳极加正向电压，门极加（）。 A ．正脉冲B．负脉冲 C．直流D．正弦波 3．在 GTR 作为开关的电路中，若在转换的过程中出现从高电压小电流到低电压大电流的现象，则说明晶体管（）。 A ．失控B．二次击穿 C．不能控制关断D．不能控制开通 4．下列器件中为全控型器件的是（）。 1
UC39002在开关电源并联自主均流中的应用 1. 引言： 在实际应用中，往往由于一台直流稳定电源的输出参数（如电压、电流、功率）不能满足要求，而满足这种参数要求的直流稳定电源，存在重新开发、设计、生产的过程，势必加大电源的成本、延长交货时间、影响工程进度。因此在实用中往往采用模块化的构造方法，采用一定规格系列的模块式电源，按照一定的串联或并联方式，分别达到输出电压、输出电流、输出功率扩展的目的。 但是电源输出参数的扩展，仅仅通过简单的串、并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。不论电源模块是扩压还是扩流，均存在一个“均压”、“均流”的问题，而解决方法的不同，对整个电源扩展系统的稳定性、可靠性都有很大的影响。由于目前稳定电源输出扩流应用较多，本文仅讨论开关电源并联均流技术。均流的主要任务是： （1）当负载变化时，每台电源的输出电压变化相同。 （2）使每台电源的输出电流按功率份额均摊。 （3）具有良好的的负载瞬态响应特性。 2.提高系统可靠性方法： （1）在电源并联扩流过程中，为了提高系统工作稳定性，可采用N＋m冗余的方法。其中m表示冗余份数，m值越大，系统工作可靠性越高，但是系统成本也相应增加。 （2）采用均流技术保证系统正常工作。在电源并联扩流中，应用较为广泛的办法是自动均流技术。它通过取样、电子控制调节环路来保证整个系统的输出电流按每个单元的输出能力均摊，以达到既充分发挥每个单元的输出能力，又保证每个单元可靠工作的目的。 （3）均流技术应满足条件： ·所有电源模块单元应采用公共总线。 ·整个系统应有良好的均流瞬态响应特性。 ·整个并联输出扩流系统有一个公共控制电路。 （4）常用的几种并联均流技术： ·改变单元输出内阻法（斜率控制法） ·主/从控制法（master/slave） ·外部控制电路法
UPS逆变模块的N＋m冗余并联结构和均流 摘要：介绍了UPS采用电压源逆变器模块的并联运行，及构成N＋m冗余并联结构进行供电的好处，讲述了 一种新的并联均流电路。 关键词：不间断电源；逆变器模块；并联；冗余N＋m 引言 随着国民经济的发展和用电设备的不断增加，对UPS容量的要求越来越大。大容量的UPS有两种构成方式：一种是采用单台大容量UPS；另一种是在UPS单机内部采用功率模块N＋m冗余并联结构。前者的缺点是成本高、体积重量大、运输安装困难、可靠性差，一旦出现故障将会引起供电瘫痪。后者的好处是提高了供电的灵活性，可以将小功率模块的开关频率提高到MHz级，从而提高了模块的功率密度，使UPS的体积重量减小；并且减小了各模块的功率开关器件的电流应力，提高了UPS的可靠性；同时动态响应快，可以实 现标准化，便于维修更换等。 N＋m冗余并联技术是专门为了提高UPS的可靠性和热维修〔也称作热插拔和热更换（hotplug in）〕而采用的一种新技术。所谓N＋m冗余并联，是指在一个UPS单机内部，采用N＋m个相同的电源模块（powe rsupplyunits，简称PSU）并联组成UPS整机。其中N代表向负载提供额定电流的模块个数，m代表冗余模块个数。m越大USP的可靠性越高，但UPS的成本也越高。在正常运行时UPS由N＋m个模块并联向负载供电，每个模块平均负担1/(N＋m)的负载电流，当其中某一个或k个（k≤m）模块故障时，就自行退出供电，而由剩下的N＋（m－k）个模块继续向负载提供100％的电流，从而保证了USP的不间断供电。
1 N＋m冗余并联的可靠性、可用性及条件
全国2018年7月自考电力电子变流技术试题 课程代码：02308 一、单项选择题(本大题共20小题，每小题1分，共20分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 l.三相半波可控整流电路的自然换相点( ) A.是交流相电压的过零点 B.是相邻相电压正半周的交点R 、S 、T 处 C.比三相不控整流电路的自然换相点超前 D.比三相不控整流电路的自然换相点滞后 2.三相半波可控整流电路换相重叠角γ与( ) A.控制角α、负载电流I d 和变压器漏抗X c 有关 B.控制角α和负载电阻R 有关 C.控制角α和相电压U 2有关 D.控制角α、相电压U 2和变压器漏抗X c 有关 3.整流变压器中的漏抗( ) A.可以抑制dt di B.可以抑制 dt du C.使输出电压升高 D.使换相重叠角γ减小 4.单相半波电阻负载可控整流电路，直流输出电压平均值U d 是( ) A.0.45U 2 2 cos 1α+ B.0.45U 2cos α C.0.9U 2cos α D.0.9U 2 2 cos 1α + 5.降压斩波电路中，已知电源电压U d =16V ，导通比K t =4 3 ，则负载电压U 0=( ) A.4V B.9V C.12V D.15V 6.功率晶体管GTR 的安全工作区由几条曲线所限定( ) A.2条 B.3条 C.4条 D.5条 7.电感性负载三相半波可控整流电路，三个晶闸管的导通角相等且等于( ) A.90° B.120° C.150° D.180° 8.三相全控桥式变流器直流电动机卷扬机拖动系统，当α>2 π 时，变流器输出电压波形u d 的正面积与负面积之比为( )
电力电子变流技术 交卷时间：2016-01-05 17:55:56 一、单选题 1. (4分)单相桥式可控整流电路，电阻性负载，当触发角等90度时，电压波形正确的是（） A. B. C. D. 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案D .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..2. (4分)单相桥式可控整流电路，电阻—电感性负载时，当负载电阻减小时，发生的变化是（） A. 输出电压增高 B. 输出电压降低 C. 输出电流增大 D. 输出电流减小 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案C .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..3. (4分)单相半波可控整流电路，电阻—电感性负载时，晶闸管承受的最大反向电压为（） A. B. C. D. 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案A .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..4. (4分)三相桥式可控整流电路，电阻性负载时，当负载电阻减小时，发生的变化是（） A. 输出电压增高 B. 输出电压降低
C. 输出电流增大 D. 输出电流减小 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案C .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..5. (4分)单相桥式可控整流电路，电阻性负载，当触发角等150度时，电压波形正确的是（） A. B. C. D. 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案B .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..6. (4分)单相半波可控整流电路，电阻性负载时，当触发角增大时，输出电压将如何变化（） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 波形平滑 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案B .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..7. (4分)单相桥式可控整流电路，电阻性负载，当触发角等90度时，电压波形正确的是（） A. B. C. D. 得分： 0 知识点： 电力电子变流技术作业题展开解析.答案B .解析考查要点： 试题解答： 总结拓展： ..8.
自考真题电力电子变流技术
全国4月高等教育自学考试 电力电子变流技术试题 课程代码：02308 一、单项选择题(本大题共26小题，每小题1分，共26分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1.功率晶体管的安全工作区由( ) A.2条曲线限定 B.3条曲线限定 C.4条曲线限定 D.5条曲线限定 2.功率晶体管GTR从高电压小电流向低电压大电流跃变的现象称为( ) A.一次击穿 B.二次击穿 C.临界饱和 D.反向截止 3.晶闸管的正向不重复峰值电压U Dsm与转折电压U80的关系是( ) A.U Dsm=U B0 B.U Dsm>U B0 C.U Dsm
5.晶闸管的伏安特性是指( ) A.阳极电压与门极电流的关系 B.门极电压与门极电流的关系 C.阳极电压与阳极电流的关系 D.门极电压与阳极电流的关系 6.晶闸管是( ) A.2端器件 B.3端器件 C.4端器件 D.5端器件 7.三相半波可控整流电路中的三个晶闸管的触发脉冲相位互差( ) A.60° B.90° C.120° D.150° 8.在电感性负载三相半波可控整流电路中，晶闸管承受的最大正向电压为( ) A. B.2 C. D.2 9.在电感负载三相全控桥中，当α>60°时，在下一自然换相点之前整流输出u d为正值，交流电源提供能量，电感( ) A.释放能量 B.既不释放能量也不储能 C.储能 D.以储能为主
电力电子变流技术在电力系 统中的应用 -标准化文件发布号：（9456-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII
电力电子变流技术在电力系统中的应用 专业：电气工程及其自动化姓名：张琦指导老师：周志文 摘要电力电子技术在电力系统中的应用非常广泛，发达国家在用户最终实用的电能中，有60%以上的电能至少经过一次以上电力电子变流装置的处理。电力系统在通向现代化的进程中，电力电子技术是关键技术之一。可以说，如果离开电力电子技术，电力系统的现代化就是不可想象的。 关键词电力电子，电力系统，整流电路，逆变电路，变频电路 Abstract Power Electronics in Power System is widely used in developed countries in the user the ultimate practical electricity, there are more than 60% of the electricity at a minimum, more than one power electronic converter device processing. Power system leading to the modernization process, the power electronics technology is the key technologies. It can be said that if the left power electronics technology, the modernization of power system is unthinkable. Key words Power electronics：Power system, Rectifier circuit, Inverter circuit, Inverter circuit 0.前言 电力电子技术理论是建立在电子学、电力学和控制学三个学科基础之上的一门新型学科，随着该技术的不断发展，它已广泛的用于交通运输、电力系统、通信系统、计算机系统、新能源系统等，在照明、空调等家用电器及其他领域中也有着广泛的应用。本文主要介绍了电力电子技术在电力系统中的运用。 1．电力电子技术的应用 电力电子变流技术共有四大块，即整流电路（AC-DC）、逆变电路（DC-AC）、交流调压电路（AC-AC）、斩波电路（DC-DC）。它们在电力系统的各个环节起着举足轻重的作用尤其是自20 世纪80 年代，柔性交流输电（FACTS）概念被提出后，电力电子技术在电力系统中的应用研究得到了极大的关注，多种设备相继出现。已有不少文献介绍和总结了相关设备的基本原理和应用现状。以下介绍四大电路在电力系统中的作用。 1.1 整流电路（AC-DC） 整流电路是电力电子电路中出现在最早的一种，广泛用于电能的变换电路，其作用是将交流电变换成大小可以调节的直流电，为直流用电设备供电，如电炉的温度控制、直流电机的转速控制、同步发电机的励磁调节控制、电镀及电解电源控制等。用于大型发电机的静止 励磁控制中，由于省去了励磁机这个中间惯性环节，因而具有其特有的快速性调节，给先进的控制规律提供了充分发挥作用并产生良好控制效果的有利条件。用于输电环节，大幅度改善了电力网的稳定运行特性。 随着大功率全控性电力电子期间的诞生和发展，整流电路通过多相整流方式改变了输出电压的脉动频率，使得输出电压基本实现了无脉动。通过对控制角的调节和功率因数的补偿环节，使得输出电压最大可能的提供给负载，减少电能在转换过程中的能量损失。 1.2 逆变电路（DC-AC） 电力系统中的逆变通常指的是无源逆变，即将直流电转换成负载所需要的不同频率和电压值的交流电，通常称为逆变器。主要用于蓄电池、干电池、太阳能电池、交流电动机调速、不间断电源、感应加热电源等。其核心部分都是逆变电路。逆变电路经常和变频的概念联系在一起。 1.2.1 水力、风力发电机的变速恒频励磁。水力发电的有效功率取决于水头压力和流量，当水头的变化幅度较大时(尤其是抽水蓄能机组)，机组的最佳转速亦随之发生变化。风力发电的有效功率与风速的三次方成正比，风车捕捉最大风能的转速随风速而变化。为了获得最大有效功率，可使机组变速运行，通过调整转子励磁电流的频率，使其与转子转速叠加后保持定子频率即输出频率恒定。此项应用的技术核心是变频电源。 1.2.2 发电厂风机水泵的变频调速。发电厂的厂用电率平均为 8%，风机水泵耗电量约占火电设备总耗电量的65%，且运行效率低。使用低压或高压变频器，实施风机水泵的变频调速，可以达到节能的目的。低压变频器技术已非常成熟，国内外有众多的生产厂家，并有完整的系列产品，但具备高压大容量变频器设计和生产能力的企业不多，国内有不少院校和企业正抓紧联合开发。 1.2.3 太阳能发电控制系统。开发利用无穷尽的洁净新能源——太阳能，是调整未来能源结构的一项重要战略措施。大功率太阳能发电，无论是独立系统还是并网系统，通常需要将太阳能电池阵列发出的直流电转换为交流电，所
全国2012年4月自学考试电力电子变流技术试题 1 全国2012年4月自学考试电力电子变流技术试题 课程代码：02308 一、单项选择题(本大题共15小题，每小题1分，共15分) 在每小题列出的四个备选项中只有一个是符合题目要求的，请将其代码填写在题后的括号内。错选、多选或未选均无分。 1．下面给出的四个电力半导体器件中，哪个是全控型电力半导体器件（ ） A ．二极管 B ．晶闸管 C ．功率晶体管 D ．逆导晶闸管 2．逆变电路的功能是将直流电能转换为（ ） A ．直流电能 B ．交流电能 C ．磁场能 D ．化学能 3．在规定的条件下，额定电流为1000A 的晶闸管，所允许连续通过的正弦半波电流的最大平均值为（ ） A B ．1000A C ．1000 D ．10002π ? 4．在SPWM 逆变器中，假设正弦调制波频率为50Hz ，三角载波频率为5000Hz ，则载波比为（ ） A ．50 B ．100 C ．200 D ．5000 5．升压直流斩波电路中，已知输入直流电源电压U d =24V ，负载平均电压U o =36V ，则电路导通比Kt=（ ） A ．14 B ． 13 C ．12 D ．23 6．在大电感负载单相全控桥式整流电路中，当α=0°时，整流输出电压平均值为(设整流输
全国2012年4月自学考试电力电子变流技术试题 2 入电压有效值为U 2)（ ） A ．0 B ．2U π C ．2U π D ． 2U π 7．在三相桥式不控大电感负载整流电路中，整流输入电流是正、负半波对称脉宽为______的矩形交变电流（ ） A ．60° B ．90° C ．120° D ．180° 8．单相半波可控整流电阻性负载电路中，控制角α的最大移相范围是（ ） A ．90° B ．120° C ．150° D ．180° 9．单相半波可控整流电路中，晶闸管可能承受的正向峰值电压为（ ） A ．2U B 2 C 2 D ．2 10．三相全控桥式整流电路中，共阴极组的三个晶闸管的触发脉冲相位互差（ ） A ．60° B ．90° C ．120° D ．150° 11．单相半波可控整流电感性负载电路中，在理想的条件下（ ） A ．电感消耗的能量大于电阻消耗的能量 B ．电感消耗的能量小于电阻消耗的能量 C ．电感消耗的能量等于电阻消耗的能量 D ．电感本身不消耗能量 12．三相半波可控整流电路输出电压的脉动频率与交流输入电源的频率之比为（ ） A ．6 B ．3 C ．2 D ．1 13．电阻性负载三相半波可控整流电路，当控制角α≥______时，整流输出电压平均值等
IGBT并联技术技术详解 IGBT并联均流问题 ?影响静态均流的因素 1、并联IGBT的直流母线侧连接点的电阻分量，因此需要尽量对称； 2、IGBT芯片的Vce(sat)和二极管芯片的V F的差异，因此尽量采取同一批次的产品。 3、IGBT模块所处的温度差异，设计机械结构及风道时需要考虑； 4、IGBT模块所处的磁场差异； 5、栅极电压Vge的差异。 ?影响动态均流的因素
1、IGBT模块的开通门槛电压VGEth的差异，VGEth越高，IGBT开通时刻越晚， 不同模块会有差异； 2、每个并联的IGBT模块的直流母线杂散电感L的差异； 3、门极电压Vge的差异； 4、门极回路中的杂散电感量的差异； 5、IGBT模块所处温度的差异； 6、IGBT模块所处的磁场的差异。 ?IGBT芯片温度对均流的影响 IGBT芯片的温度对于动态均流性能和静态均流性能影响很大： 1、由于IGBT的Vcesat的正温度系数特性，使温度高的芯片的Vcesat更高，会分 得较少的电流，因此形成了一个负反馈，使静态均流趋于收敛； 2、根据我们的经验，我们发现，芯片温度变高后，动态均流的性能也会变好；例如 在测试动态均流时，我们会使用双脉冲测试方法，但这时芯片是处于冷态的，当把 机器跑起来后，动态均流会改善。 ?IGBT芯片所处的磁场对均流的影响 IGBT模块附近如果有强磁场，则模块的均流会受到影响。 1、如果两个IGBT模块并联且并列安装，如果交流排的输出电缆在摆放时靠近其中 某一个IGBT模块而远离另外一个，则均流性能就会出问题； 2、以上现象的原因是某个大电流在导线上流动时会产生磁场，对磁场内的其他导通 的电流产生“挤出”或“吸引”的效应； 因此，在结构设计时，需要注意交流排出线的走线形式，以免发生磁场的干涉现象。 IGBT并联使用方法分类 IGBT并联可以分为“硬并联”及“桥臂并联”2大类。
电气化铁道主要供电方 式 Company number：【0089WT-8898YT-W8CCB-BUUT-202108】
接触网的供电方式 我国电气化铁路均采用单边供电方式，即牵引变电所向接触网供电时，每一个供电臂的接触网只从一端的牵引变电所获得电能（从两边获得电能则为双边供电，可提高接触网末端网压，但由于其故障范围大、继电保护装置复杂等原因尚未有采用）。复线区段可通过分区亭将上下行接触网联接，实现“并联供电”，可适当提高末端网压。当牵引变电所发生故障时，相邻变电所通过分区亭实现“越区供电”，此时供电范围扩大，网压降低，通常应减少列车对数或牵引定数，以维持运行。 1、直接供电方式 如前所述，电气化铁路采用工频单相交流电力牵引制，单相交流负荷在接触网周围空间产生交变电磁场，从而对附近通信设施和无线电装置产生一定的电磁干扰。我国早期电气化铁路（如宝成线、阳安线）建设时，处于山区，地方通信技术不发达，铁路通信采用高屏蔽性能的同轴电缆，接触网产生的电磁干扰影响极小，不用采取特殊防护措施，因此上述单边供电方式亦称为直接供电方式（简称TR供电方式）。随着电气化铁路向平原和大城市发展，电磁干扰
矛盾日显突出，于是在接触网供电方式上采取不同的防护措施，便产生不同的供电方式。目前有所谓的BT、AT和DN供电方式。从以下的介绍中可以看出这些供电方式有一个共同特点，即在接触网支柱田野侧，与接触悬挂同等高度处都挂有一条附加导线。电力牵引时，附加导线中通过的电流与接触网中通过的牵引电流，理论上讲（或理想中）大小相等、方向相反，从而两者产生的电磁干扰相互抵消。但实际上是做不到的，所以不同的供电方式有不同的防护效果。 2、吸流变压器（BT）供电方式 这种供电方式，在接触网上每隔一段距离装一台吸流变压器（变比为1:1），其原边串入接触网，次边串入回流线（简称NF 线，架在接触网支柱田野侧，与接触悬挂等高），每两台吸流变压器之间有一根吸上线，将回流线与钢轨连接，其作用是将钢轨中的回流“吸上”去，经回流线返回牵引变电所，起到防干扰效果。 由于大地回流及所谓的“半段效应”，BT供电方式的防护效果并不理想，加之“吸——回”装置造成接触网结构复杂，机车受流条件恶化，近年来已很少采用。