第4章电源技术

第4章 交流电力控制电路和交交变频电路1．一调光台灯由单相交流调压电路供电,设该台灯可看作电阻负载,在α=O 时输出 功率为最大值,试求功率为最大输出功率的80%,50%时的开通角α。

解: α=O 时的输出电压最大,为Uomax=1)sin 2(101U t U =∏⎰∏ω 此时负载电流最大,为Iomax=RU R u o 1max = 因此最大输出功率为输出功率为最大输出功率的80%时,有:Pmax=Uomax Iomax=RU 21 此时,Uo=18.0U又由Uo=U1∏-∏+∏αα22sin 解得︒=54.60α同理,输出功率为最大输出功率的50%时,有:Uo=15.0U又由Uo=U1∏-∏+∏αα22sin︒=90α3．交流调压电路和交流调功电路有什么区别？二者各运用于什么样的负载？为什么？ 答：交流调压电路和交流调功电路的电路形式完全相同，二者的区别在于控制方式不同。

交流调压电路是在交流电源的每个周期对输出电压波形进行控制。

而交流调功电路是将负载与交流电源接通几个周波，再断开几个周波，通过改变接通周波数与断开周波数的比值来调节负载所消耗的平均功率。

交流调压电路广泛用于灯光控制（如调光台灯和舞台灯光控制）及异步电动机的软起动，也用于异步电动机调速。

在供用电系统中，还常用于对无功功率的连续调节。

此外，在高电压小电流或低电压大电流直流电源中，也常采用交流调压电路调节变压器一次电压。

如采用晶闸管相控整流电路，高电压小电流可控直流电源就需要很多晶闸管串联；同样，低电压大电流直流电源需要很多晶闸管并联。

这都是十分不合理的。

采用交流调压电路在变压器一次侧调压，其电压电流值都不太大也不太小，在变压器二次侧只要用二极管整流就可以了。

这样的电路体积小、成本低、易于设计制造。

交流调功电路常用于电炉温度这样时间常数很大的控制对象。

由于控制对象的时间常数大，没有必要对交流电源的每个周期进行频繁控制。

4．什么是TCR？什么是TSC？它们的基本原理是什么？各有何特点？答:TCR是晶闸管控制电抗器.TSC是晶闸管投切电容器.二者的基本原理如下;TCR是利用电抗器来吸收电网中的无功功率(或提供感性的无功功率),通过对晶闸管开通角角的控制,可以连续调节流过电抗器的电流,从而调节TCR从电网中吸收的无功功率的大小. TSC则是利用晶闸管来控制用于补偿无功功率的电容器的投入和切除来向电网提供无功功率(提供容性的无功功率).二者的特点是:TCR只能提供感性的无功功率,但无功功率的大小是连续的.实际应用中往往配以固定电容器(FC),就可以在从容性到感性的范围内连续调节无功功率.TSC提供容性的无功功率,符合大多数无功功率补偿的需要.其提供的无功功率不能连续调节但在实用中只要分组合理,就可以达到比较理想的动态补偿效果.5．单相交交变频电路和直派电动机传动用的反并联可控整流电路有什么不同？答:单相交交变频电路和直流电动机传动用的反并联可控整流电路的电路组成是相同的,均由两组反并联的可控整流电路组成.但两者的功能和工作方式不同.单相交交变频电路是将交流电变成不同频率的交流电,通常用于交流电动机传动,两组可控整流电路在输出交流电压一个周期里,交替工作各半个周期,从而输出交流电.而直流电动机传动用的反并联可控整流电路是将交流电变为直流电,两组可控整流路中哪丁组工作并没有像交交变频电路那样的固定交替关系,而是由电动机工作状态的需要决定.6．交交变频电路的最高输出频率是多少？制约输出频率提高的因素是什么？答：一般来讲，构成交交变频电路的两组变流电路的脉波数越多，最高输出频率就越高。

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解：最大负荷归到高压侧
U' 2max
89.37(KV)
最小负荷归到高压侧
U' 2min
105.61(KV)
P.111
① 选择变比 最小负荷
Ut
U' 2min
U2min
U2N
105.6111 110.69(KV) 10.5
规格化
取110+0%抽头
K
110 10
)
补偿前后相同 U1，可得
XC
U2c Q
U2c
U2
PR QX U2c
PR QX U2
有多种（串并联组成）
补偿度
Kc
xC xL
一般1-4
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m
n
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有例题 P.113
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“串补”与“并补” “四”与“三”都可以提高 U2，减小有功损耗
“串补”： 直接减小U 提高U2
过激运行：向系统提供感性无功功率 欠激运行：从系统吸收感性无功功率
大小 改变励磁 →平滑改变无功 方向
实现调压
输出无功功率随端压的下降而增加
同步电动机：过激运行时向系统提供感性无功
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⑶ 并联电容器 （吸收容性无功，即发出感性无功）
Qc
U2
Xc
U 2C
➢集中使用，分散使用; ➢分相补偿; ➢随时投入（切除）;
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电力系统的无功功率电源
⑴ 同步发电机 （唯一的有功电源，也是基本的无功电源）
发电机的P-Q曲线：输出P与Q的关系 P(MW)

O
三相桥式整流电路
ia
O
u
u
ab
ac
器件 AC/DC
t
t
t
t
ud1 ,ud2 ub' ua uc' ub ua' uc ub'
O t1 up 60° O
36°0
器件 AC/DC
t
t
双反星型整流电路
a1
Ⅰ 0° 1
ia1 ua1b1
iA A ▲
*
c1
b1
1
▲
*
a2
C
B▲ c2
iab2
变流技术（电力电子器件应 用技术）——电力电子技 术的核心
{ 变流
技术
电力电子器件构成 各种电力变换电路 对这些电路进行 控制的技术
电力
直流
交流
电力变换
交流变直流 直流变交流
直流变直流 交流变交流
4、研究任务
(1)电力电子器件的工作原理与应用 转 (2)电力电子电路的电能变换原理 转 (3)控制技术以及电力电子装置的开发
o
t
L
1
+C
L
2
E
V
VD
u
o
R
a)
CUK斩波电路
i1 L1
+ C1
VD
uC1 i2
V
L2
+
C2
器件 DC/DC
uo
a)
SEPIC斩波电路
V i1
C1 + L2
E
L1
VD
C2
uo R
ZETA斩波电路
u1
u1
O uo
O io

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软开关技术
软开关技术的概念：是利用电容于电感谐振使得开关器件中电流（电压）按 正弦或准正弦规律 变化。当电流过另时，器件关断；当电压过另时，器件开通，实现开关损耗 为另 软开关技术：可分为1，PFM 2, PWM 3 , PS方式 发展动态：自20世纪80年代中期起，采用PWM控制技术的高功率密度DC/DC 变换器模块走进了世界市场。如今，已广泛应用在各种领域中。1997年，在 已经行了将近30年的世界范围的软开关基础理论研究之后，美国Vicor开关电 源公司最先推出了VI－300系列软开关高密度DC/DC产品。第二代产品是以 Vicor公司有专利权的零电流开关（ZCS）和零电压开关（ZVS）软开关控制 技术为基础，结合了控制集成、封装、铁氧体、噪音和散热技术等方面的最 新成果，产品达到了与理想功率器件极为接近的境地。第二代产品与第一代 产品相比，功率密度增加了两倍，即为120W/in3。第二代产品的出现预示着 它们将是DC/DC变换器未来的主流产品。
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第二章 现代电源领域新技术 2－1 PFC技术 2－2 同步整流技术 2－3 软开关技术 2－4 高频磁技术 2－5 均流技术 2－6 DC/DC变换技术
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第一章 现代电源技术概述
1－1 现代电源技术的现状与发展
现状：溶入先进的电路技术－PFC技术，同步整流技术 ， 软开关技术 高频磁技术，均流技术，DC/DC技术 先进的半导体技术－PIC器件，模块器件 PWM/MOSFET复合IC功率开关 智能模块 如：TOPSwitch系列 仙童1M系列 ST的VIPer 系列 三星公司KA系列 水平： 效率－高达93％ 稳压精度－ 0。5 功率因数 －单相 0。97－0。999 噪声电压－宽频噪声，衡重噪声
当单断反激式变换器在原边开关管导通时储存能量，开关管截止时才向负载释放能量，故高频 变压器既起到变压隔离作用，又是电感储能元件。因此，又称单端反激式变换器为“电感储能式 变换器”。 2.电路特点 a. 由于原边、副边的电感量为常数，使原边和副边电流按线形规律升降，其电流工作状态有三种： 非连续态、临界态及连续状态； b一般用在小功率场合 c利用率不高 注意设计原则：必须使高频变压器磁芯的磁通复位。即：必须让高压开关管在一个周期内的导通和截 止期间，加在高频变压器原边绕组上的伏－秒数相等。