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電力電子技術(shù)教學(xué)課件第1篇:哈爾濱工業(yè)大學(xué)課件電力電子技術(shù)29
演講稿工作總結(jié)調(diào)研報(bào)告講話稿事跡材料心得體會(huì)策劃方案
哈爾濱工業(yè)大學(xué)課件電力電子技術(shù)29
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電力電子技術(shù)
第29講
5溝通-直流變換器(6)
溝通-直流變換器(6)
本講是第5章溝通-直流變換器的第6講,上5講的主要內(nèi)容是:5.1可控整流電路的分析方法5.2單相可控整流電路5.3三相可控整流電路本講將布置可控整流電路的仿真實(shí)驗(yàn)仿真實(shí)驗(yàn)3單相橋式可控整流電路仿真實(shí)驗(yàn)4三相橋式可控整流電路
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電力電子技術(shù)29.2
電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
仿真實(shí)驗(yàn)3單相橋式可控整流電路
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康母鶕?jù)圖3.1單相橋式可控整流電路,建立simulink電路仿真模型,然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)討論單相橋式可控整流電路在不同負(fù)載下的工作特點(diǎn)。
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idVT1audbVT2VT4Li2u2VT3
Tu1
R
圖3.1
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溝通-直流變換器(6)
2.實(shí)驗(yàn)步驟1)打開(kāi)文件“EXP3_r1.mdl”,自動(dòng)進(jìn)入simulink仿真界面,在編輯器窗口中顯示如圖3.2所示的單相橋式可控整流電路的模型。
圖3.2單相橋式可控整流電路的模型
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文件:電力電子技術(shù)29.4
電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
2)了解圖3.2電路模型中各元件上需設(shè)定的參數(shù)
溝通電源U2:峰值(peakamplitude,V)=141.4V(有效值為100V),頻率(Frequency,Hz)=50
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電力電子技術(shù)29.5
電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
脈沖發(fā)生器1(ug1):周期(period,s)=0.02;脈沖寬度(pulsewidth,%ofperiod)=2;滯后相位(phasedelay,s)=0;(α=0?)
滯后相位=
α
360
×0.02(α為觸發(fā)角,單位為角度)
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電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
脈沖發(fā)生器2(ug2):周期(period,s)=0.02;脈沖寬度(pulsewidth,%ofperiod)=2;滯后相位(phasedelay,s)=0.01;(α=0?)
滯后相位=0.01+
α
360
×0.02(α為觸發(fā)角,單位為角度)
脈沖發(fā)生器3(ug3)與脈沖發(fā)生器1(ug1)的設(shè)置相同。脈沖發(fā)生器4(ug3)與脈沖發(fā)生器1(ug1)的設(shè)置相同。
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溝通-直流變換器(6)
負(fù)載中的RLC串連之路R:電阻值(resistance,ohms)=10電感量(inductance,H)=0電容量(capacitance,F)=inf
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負(fù)載中的反電勢(shì)E:幅值(amplitude,V)=0;
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溝通-直流變換器(6)
3)測(cè)試電阻負(fù)載時(shí),整流電路的工作特性負(fù)載參數(shù)與2)中設(shè)定相同。在α=0?、30?、60?、90?、120?、150?時(shí)記錄示波器給出的波形,及顯示單元上Ud1(負(fù)載上電壓平均值),Id1(負(fù)載上電壓平均值)上顯示的值。將不同控制角時(shí)得到的Ud1和Id1與理
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論計(jì)算的結(jié)果相比較,并根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)畫出電阻負(fù)載時(shí)移相控制Ud=f1(α)特性曲線
α=0?
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溝通-直流變換器(6)
注意:α變化時(shí)只需改變脈沖發(fā)生器中滯后相位的設(shè)定值。要保證脈沖發(fā)生器1和4的設(shè)定相同,2和3的設(shè)定相同。α=60?Ug1,4
Ug2,3
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電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
4)測(cè)試阻感負(fù)載時(shí),整流電路的工作特性。在負(fù)載參數(shù)中設(shè)定:電感量(inductance,H)=0.5。使之成為阻感負(fù)載。在α=0?、30?、60?、90?時(shí)記錄示波器給出的波形,及顯示單元上Ud1(負(fù)載上電壓平均值),Id1(負(fù)載上電壓平均值)上顯示的值。將不同控制角時(shí)得到的Ud1和Id1與理論計(jì)算的結(jié)果相比較,并根據(jù)實(shí)測(cè)的
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數(shù)據(jù)畫出移相控制特性曲線Ud=f2(α)
α=60?
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溝通-直流變換器(6)
5)測(cè)試阻感-反電勢(shì)負(fù)載時(shí),整流電路的工作特性。在負(fù)載參數(shù)中設(shè)定:電感量(inductance,H)=0.5,反電勢(shì)E的幅值(amplitude,V)=30,使之成為阻感-反電勢(shì)負(fù)載。在α=30?、60?時(shí)記錄示波器給出的波形,及顯示單元上Ud1(負(fù)載上電壓平均值),Id1(負(fù)載上電壓平均值)上顯示的值。將不同控制角時(shí)得到的Ud1和Id1與理論計(jì)算的結(jié)果相比較。3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)容(1)分析圖3.1所示單相橋式可控整流電路的工作原理。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的要求,記錄有關(guān)波形和觀測(cè)數(shù)值,分析并得出結(jié)論。思考題:仿真實(shí)驗(yàn)中觀測(cè)到的輸出電壓的平均值與理論計(jì)算值略有差異,試分析造成該差異的原因。
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仿真實(shí)驗(yàn)4
1.實(shí)驗(yàn)?zāi)康?/p>
三相橋式可控整流電路
根據(jù)圖4.1三相橋式可控整流電路,建立simulink電路仿真模型,然后通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)討論三相橋式可控整流電路在不同負(fù)載下的工作特點(diǎn)。
圖4.1
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溝通-直流變換器(6)
2.實(shí)驗(yàn)步驟1)打開(kāi)文件“EXP4_r3.mdl”,自動(dòng)進(jìn)入simulink仿真界面,在編輯器窗口中顯示如圖4.2所示的三相橋式可控整流電路的模型。
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電力電子技術(shù)29.15
電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
圖4.2三相橋式可控整流電路的模型
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溝通-直流變換器(6)
2)了解圖4.2電路模型中各元件上需設(shè)定的參數(shù)溝通電源Va:峰值(peakamplitude,V)=141.4V(有效值為100V),相位(phase,deg)=0頻率(Frequency,Hz)=50溝通電源Vb:峰值(peakamplitude,V)=141.4V(有效值為100V),相位(phase,deg)=-120頻率(Frequency,Hz)=50溝通電源Vc:峰值(peakamplitude,V)=141.4V(有效值為100V),相位(phase,deg)=120頻率(Frequency,Hz)=50同步6脈沖發(fā)生器:在輸入端alpha_deg上給定控制角α(單位角度);晶閘管變換器(ThyristorConverter)為3相全控整流橋形式,由同步6脈沖發(fā)生器提供觸發(fā)脈沖。負(fù)載中的RLC串連之路load:電阻值(resistance,ohms)=10電感量(inductance,H)=0電容量(capacitance,F)=inf
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文件:電力電子技術(shù)29.17
電力電子技術(shù)
溝通-直流變換器(6)
3)測(cè)試電阻負(fù)載時(shí),整流電路的工作特性負(fù)載參數(shù)與2)中設(shè)定相同。在α=0?、30?、60?、90?時(shí)記錄示波器pulse給出的觸發(fā)脈沖波形和voltage給出的負(fù)載電壓電流等波形,及顯示單元上Ud2(負(fù)載上電壓平均值)上顯示的值。將不同控制角時(shí)得到的Ud1與理論計(jì)算的結(jié)果相比較,并根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)畫出電阻負(fù)載時(shí)移相
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控制特性曲線U=f(α)
d1
α=0?
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注意:α變化時(shí)只需改變同步6脈沖發(fā)生器輸入端alpha_deg上給定的控制角α。
α=0?
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電力電子技術(shù)29.19
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溝通-直流變換器(6)
4)測(cè)試阻感負(fù)載時(shí),整流電路的工作特性。在負(fù)載參數(shù)中設(shè)定:電感量(inductance,H)=0.5。使之成為阻感負(fù)載。在α=0?、30?、60?、90?時(shí)記錄示波器pulse給出的觸發(fā)脈沖波形和voltage給出的負(fù)載電壓電流等波形,及顯示單元上Ud2(負(fù)載上電壓平均值)上顯示的值。將不同控制角時(shí)得到的Ud1與理論計(jì)算的結(jié)果相比較,并根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)畫出移相控制特性曲線Ud=f2(α)3.實(shí)驗(yàn)報(bào)告內(nèi)
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容(1)分析圖4.1所示三相橋式可控整流電路的工作原理。(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)步驟的要求,記錄有關(guān)波形和觀測(cè)數(shù)值,分析并得出結(jié)論。思考題:1)在相同的電源電壓下和負(fù)載下,比較三相橋式整流電路與單相橋式整流電路輸出電壓的高低差異,試分析造成該差異的原因。2)在相同的阻感負(fù)載下,比較三相橋式整流電路與單相橋式整流電路輸出電流的脈動(dòng)幅度大小的差別,試分析造成該差異的原因。
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文件:
電力電子技術(shù)29.20
溝通-直流變換器(6)
本講總結(jié)
仿真實(shí)驗(yàn)的目的和作用
通過(guò)電路仿真深化理解可控整流電路的工作原理。通過(guò)電路仿真直觀地掌握控制角變化、負(fù)載特性的不同對(duì)輸出的影響。在缺乏實(shí)驗(yàn)條件的情況下,計(jì)算機(jī)仿真可充當(dāng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)環(huán)節(jié)。
仿真實(shí)驗(yàn)3仿真實(shí)驗(yàn)4結(jié)束
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文件:
電力電子技術(shù)29.211
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第2篇:電力電子技術(shù)報(bào)告
電力電子技術(shù)調(diào)查報(bào)告電力電子技術(shù)是一門新興的應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù),就是使用電力電子器件(如晶閘管,GTO,IGBT等)對(duì)電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。電力電子技術(shù)所變換的“電力”功率可大到數(shù)百M(fèi)W甚至GW,也可以小到數(shù)W甚至1W以下,和以信息處理為主的信息電子技術(shù)不同電力電子技術(shù)主要用于電力變換。
電力電子技術(shù)分為電力電子器件制造技術(shù)和溝通技術(shù)(整流,逆變,斬波,變頻,變相等)兩個(gè)分支。
電力電子及開(kāi)關(guān)電源技術(shù)因應(yīng)用需求不斷向前進(jìn)展,新技術(shù)的出現(xiàn)又會(huì)使許多應(yīng)用產(chǎn)品更新?lián)Q代,還會(huì)開(kāi)拓更多更新的應(yīng)用領(lǐng)域。開(kāi)關(guān)電源高頻化、模塊化、數(shù)字化、綠色化等的實(shí)現(xiàn),將標(biāo)志著這些技術(shù)的成熟,實(shí)現(xiàn)高效率用電和高品質(zhì)用電相結(jié)合。這幾年,隨著通信行業(yè)的進(jìn)展,以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的通信用開(kāi)關(guān)電源,僅國(guó)內(nèi)有20多億人民幣的市場(chǎng)需求,吸引了國(guó)內(nèi)外一大批科技人員對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)討論。開(kāi)關(guān)電源代替線性電源和相控電源是大勢(shì)所趨,因此,同樣具有幾十億產(chǎn)值需求的電力操作電源系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)正在啟動(dòng),并將很快進(jìn)展起來(lái)。還有其它許多以開(kāi)關(guān)電源技術(shù)為核心的專用電源、工業(yè)電源正在等待著人們?nèi)ラ_(kāi)發(fā)。電力電子技術(shù)現(xiàn)階段在各方面的應(yīng)用都非常的廣泛!
高速進(jìn)展的計(jì)算機(jī)技術(shù)帶領(lǐng)人類進(jìn)入了信息社會(huì),同時(shí)也促進(jìn)了電源技術(shù)的迅速進(jìn)展。八十年代,計(jì)算機(jī)全面采納了開(kāi)關(guān)電源,率先完成計(jì)算機(jī)電源換代。接著開(kāi)關(guān)電源技術(shù)相繼進(jìn)人了電子、電器設(shè)備領(lǐng)域。
通信業(yè)的迅速進(jìn)展極大的推動(dòng)了通信電源的進(jìn)展。高頻小型化的開(kāi)關(guān)電源及其技術(shù)已成為現(xiàn)代通信供電系統(tǒng)的主流。在通信領(lǐng)域中,通常將整流器稱為一次電源,而將直流-直流(DC/DC)變換器稱為二次電源。一次電源的作用是將單相或三相溝通電網(wǎng)變換成標(biāo)稱值為48V的直流電源。目前在程控交換機(jī)用的一次電源中,傳統(tǒng)的相控式穩(wěn)壓電源己被高頻開(kāi)關(guān)電源取代,高頻開(kāi)關(guān)電源(也稱為開(kāi)關(guān)型整流器SMR)通過(guò)MOSFET或IGBT的高頻工作,開(kāi)關(guān)頻率一般控制在50-100kHz范圍內(nèi),實(shí)現(xiàn)高效率和小型化。近幾年,開(kāi)關(guān)整流器的功率容量不斷擴(kuò)大,單機(jī)容量己從48V/12.5A、48V/20A擴(kuò)大到48V/200A、48V/400A。
因通信設(shè)備中所用集成電路的種類繁多,其電源電壓也各不相同,在通信供電系統(tǒng)中采納高功率密度的高頻DC-DC隔離電源模塊,從中間母線電壓(一般為48V直流)變換成所需的各種直流電壓,這樣可大大減小損耗、方便維護(hù),且安裝、增加非常方便。一般都可直接裝在標(biāo)準(zhǔn)控制板上,對(duì)二次電源的要求是高功率密度。因通信容量的不斷增加,通信電源容量也將不斷增加。
DC/DC變換器將一個(gè)固定的直流電壓變換為可變的直流電壓,這種技術(shù)被廣泛應(yīng)用于無(wú)軌電車、地鐵列車、電動(dòng)車的無(wú)級(jí)變速和控制,同時(shí)使上述控制獲得加速平穩(wěn)、快速響應(yīng)的性能,并同時(shí)收到節(jié)約電能的效果。用直流斬波器代替變阻器可節(jié)約電能(20~30)%。直流斬波器不僅能起調(diào)壓的作用(開(kāi)關(guān)電源),同時(shí)還能起到有效地抑制電網(wǎng)側(cè)諧波電流噪聲的作用。
通信電源的二次電源DC/DC變換器已商品化,模塊采納高頻PWM技術(shù),開(kāi)關(guān)頻率在500kHz左右,功率密度為5W~20W/in3。隨著大規(guī)模集成電路的進(jìn)展,要求電源模塊實(shí)現(xiàn)小型化,因此就要不斷提高開(kāi)關(guān)頻率和采納新的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),目前已有一些公司研制生產(chǎn)了采納零電流開(kāi)關(guān)和零電壓開(kāi)關(guān)技術(shù)的二次電源模塊,功率密度有較大幅度的提高。
不間斷電源(UPS)是計(jì)算機(jī)、通信系統(tǒng)以及要求提供不能中斷場(chǎng)合所必須的一種高可靠、高性能的電源。溝通市電輸入經(jīng)整流器變成直流,一部分能量給蓄電池組充電,另一部分能量經(jīng)逆變器變成溝通,經(jīng)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)送到負(fù)載。為了在逆變器故障時(shí)仍能向負(fù)載提供能量,另一路備用電源通過(guò)電源轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
現(xiàn)代UPS普遍了采納脈寬調(diào)制技術(shù)和功率M0SFET、IGBT等現(xiàn)代電力電子器件,電源的噪聲得以降低,而效率和可靠性得以提高。微處理器軟硬件技術(shù)的引入,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS的智能化管理,進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)和遠(yuǎn)程診斷。
目前在線式UPS的最大容量已可作到600kVA。超小型UPS進(jìn)展也很迅速,已經(jīng)有0.5kVA、lVA、2kVA、3kVA等多種規(guī)格的產(chǎn)品。
變頻器電源主要用于溝通電機(jī)的變頻調(diào)速,其在電氣傳動(dòng)系統(tǒng)中占據(jù)的地位日趨重要,已獲得巨大的節(jié)能效果。變頻器電源主電路均采納溝通-直流-溝通方案。工頻電源通過(guò)整流器變成固定的直流電壓,然后由大功率晶體管或IGBT組成的PWM高頻變換器,將直流電壓逆變成電壓、頻率可變的溝通輸出,電源輸出波形近似于正弦波,用于驅(qū)動(dòng)溝通異步電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。
國(guó)際上400kVA以下的變頻器電源系列產(chǎn)品已經(jīng)問(wèn)世。八十年代初期,日本東芝公司最先將溝通變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用于空調(diào)器中。至1997年,其占有率已達(dá)到日本家用空調(diào)的70%以上。變頻空調(diào)具有舒適、節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。國(guó)內(nèi)于90年代初期開(kāi)始討論變頻空調(diào),96年引進(jìn)生產(chǎn)線生產(chǎn)變頻空調(diào)器,逐漸形成變頻空調(diào)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)熱點(diǎn)。預(yù)計(jì)到2000年左右將形成高潮。變頻空調(diào)除了變頻電源外,還要求有適合于變頻調(diào)速的壓縮機(jī)電機(jī)。優(yōu)化控制策略,精選功能組件,是空調(diào)變頻電源研制的進(jìn)一步進(jìn)展方向。
高頻逆變式整流焊機(jī)電源是一種高性能、高效、省材的新型焊機(jī)電源,代表了當(dāng)今焊機(jī)電源的進(jìn)展方向。由于IGBT大容量模塊的商用化,這種電源更有著廣闊的應(yīng)用前景。
逆變焊機(jī)電源大都采納溝通-直流-溝通-直流(AC-DC-AC-DC)變換的方法。50Hz溝通電經(jīng)全橋整流變成直流,IGBT組成的PWM高頻變換部分將直流電逆變成20kHz的高頻矩形波,經(jīng)高頻變壓器耦合,整流濾波后成為穩(wěn)定的直流,供電弧使用。
由于焊機(jī)電源的工作條件惡劣,頻繁的處于短路、燃弧、開(kāi)路交替變化之中,因此高頻逆變式整流焊機(jī)電源的工作可靠性問(wèn)題成為最關(guān)鍵的問(wèn)題,也是用戶最關(guān)懷的問(wèn)題。采納微處理器做為脈沖寬度調(diào)制(PWM)的相關(guān)控制器,通過(guò)對(duì)多參數(shù)、多信息的提取與分析,達(dá)到預(yù)知系統(tǒng)各種工作狀態(tài)的目的,進(jìn)而提前對(duì)系統(tǒng)做出調(diào)整和處理,解決了目前大功率IGBT逆變電源可靠性。
國(guó)外逆變焊機(jī)已可做到額定焊接電流300A,負(fù)載持續(xù)率60%,全載電壓60~75V,電流調(diào)節(jié)范圍5~300A,重量29kg。
大功率開(kāi)關(guān)型高壓直流電源廣泛應(yīng)用于靜電除塵、水質(zhì)改良、醫(yī)用X光機(jī)和CT機(jī)等大型設(shè)備。電壓高達(dá)50~l59kV,電流達(dá)到0.5A以上,功率可達(dá)100kW。
自從70年代開(kāi)始,日本的一些公司開(kāi)始采納逆變技術(shù),將市電整流后逆變?yōu)?kHz左右的中頻,然后升壓。進(jìn)入80年代,高頻開(kāi)關(guān)電源技術(shù)迅速進(jìn)展。德國(guó)西門子公司采納功率晶體管做主開(kāi)關(guān)元件,將電源的開(kāi)關(guān)頻率提高到20kHz以上。并將干式變壓器技術(shù)成功的應(yīng)用于高頻高壓電源,取消了高壓變壓器油箱,使變壓器系統(tǒng)的體積進(jìn)一步減小。
國(guó)內(nèi)對(duì)靜電除塵高壓直流電源進(jìn)行了研制,市電經(jīng)整流變?yōu)橹绷?采納全橋零電流開(kāi)關(guān)串聯(lián)諧振逆變電路將直流電壓逆變?yōu)楦哳l電壓,然后由高頻變壓器升壓,最后整流為直流高壓。在電阻負(fù)載條件下,輸出直流電壓達(dá)到55kV,電流達(dá)到15mA,工作頻率為25.6kHz。
傳統(tǒng)的溝通-直流(AC-DC)變換器在投運(yùn)時(shí),將向電網(wǎng)注入大量的諧波電流,引起諧波損耗和干擾,同時(shí)還出現(xiàn)裝置網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)惡化的現(xiàn)象,即所謂“電力公害”,例如,不可控整流加電容濾波時(shí),網(wǎng)側(cè)三次諧波含量可達(dá)(70~80)%,網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)僅有0.5~0.6。
電力有源濾波器是一種能夠動(dòng)態(tài)抑制諧波的新型電力電子裝置,能克服傳統(tǒng)LC濾波器的不足,是一種很有進(jìn)展前途的諧波抑制手段。濾波器由橋式開(kāi)關(guān)功率變換器和具體控制電路構(gòu)成。與傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源的區(qū)別是:(l)不僅反饋輸出電壓,還反饋輸入平均電流;
分布式電源供電系統(tǒng)采納小功率模塊和大規(guī)??刂萍呻娐纷骰静考?利用最新理論和技術(shù)成果,組成積木式、智能化的大功率供電電源,從而使強(qiáng)電與弱電緊密結(jié)合,降低大功率元器件、大功率裝置(集中式)的研制壓力,提高生產(chǎn)效率。
八十年代初期,對(duì)分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)的討論基本集中在變換器并聯(lián)技術(shù)的討論上。八十年代中后期,隨著高頻功率變換技術(shù)的迅述進(jìn)展,各種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)相繼出現(xiàn),結(jié)合大規(guī)模集成電路和功率元器件技術(shù),使中小功率裝置的集成成為可能,從而迅速地推動(dòng)了分布式高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)討論的展開(kāi)。自八十年代后期開(kāi)始,這一方向已成為國(guó)際電力電子學(xué)界的討論熱點(diǎn),論文數(shù)量逐年增加,應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大。
分布供電方式具有節(jié)能、可靠、高效、經(jīng)濟(jì)和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。已被大型計(jì)算機(jī)、通信設(shè)備、航空航天、工業(yè)控制等系統(tǒng)逐漸采納,也是超高速型集成電路的低電壓電源(3.3V)的最為理想的供電方式。在大功率場(chǎng)合,如電鍍、電解電源、電力機(jī)車牽引電源、中頻感應(yīng)加熱電源、電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電源等領(lǐng)域也有廣闊的應(yīng)用前景。
第3篇:電力電子技術(shù)簡(jiǎn)介
電力電子技術(shù)簡(jiǎn)介.txt38
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