Chap高频开关整流器上课用课件.ppt
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1、511 影响主电路方案的因数 影响大功率串通信用整流器主电路方案的主要因素如下:(1)输入输出电压、电流范围与半导体器件规格的配合,(2)电路的可靠性,工作范围的适应性。(3)减小体积、重量和提高效率:减小损耗可减小散热器尺寸和重量。例如,采用软开关技术,减小开关损耗、采用低导通压降的器件(如同步整流器),减小输出低电压的电源的损耗等。(4)减小对电网的污染。提出整流器要有高的输入功率因数,小的倒灌(设备影响电网的)噪声电压。为此,许多电路设置了高频开关工作的功率因数校正电路*512 高频开关整流器常用电路的组成图5.2 单相开关整流器主电路一例5.1.3 研究和发展方向 1交流输入功率因数校
2、正 2功率因数校正DC-DC单级变换器 3功率因数校正AC-DC单级变换器 图5.3 发展中的电路框图a)交流输入功率因数校正b)功率因数校正DCDC单级变换器c)功率目数校正ACDC单级变换器WHYPFC?感容滤波的二极管整流电路 常常加入小电感成为感容滤波电路;ud波形更平直,电流i2的上升段平缓了许多,这对于电路的工作是有利的。二极管的导通时间也相应地延长。图2-29 感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a)电路图 b)波形a)b)-+RCL+u1u2i2uduLidiCiRVD2VD4VD1VD3u2udi20ti2,u2,ud5.2.1 功率因数及校正的概要谐波在供电系统中,
3、我们总是希望电压和电流一直保持正弦波形。当正弦波电压施加在线性无源器件电阻、电感和电容上时,其电流和电压分别为比例、积分和微分关系,但仍为同频的正弦波。如果正弦波电压施加在非线性电路上时,电流就成为非正弦波,非正弦波电流在电网阻抗上产生压降,会使电压波形也变为非正弦波。当然,非正弦波电压施加在线性电路上时,电流也是非正弦的。1)非正弦电压一般满足狄里赫利条件,可分解为傅里叶级数 基波(fundamental)在傅里叶级数中,频率与工频相同的分量 谐波频率为基波频率大于1整数倍的分量,即2,3,4,N次谐波 谐波次数谐波频率和基波频率的整数比 n次谐波电流含有率以HRIn(Harmonic Ra
4、tio for In)表示)电流谐波总畸变率THDi(Total Harmonic distortion)定义为 1100%nIHDI22223411.100%100%hIIIITHDII5.2.1.1 功率因数的定义及参数注:Ih为总谐波电流有效值。狄里赫利条件:周期函数在一个周期内连续或只有有限个第一类间断点,并且至多只有有限个极值点。2.功率因数1)正弦电路中的情况 电路的有功功率P就是其平均功率:视在功率S为电压、电流有效值的乘积,即S=UI 无功功率Q定义为:Q=U I sin 功率因数 定义为有功功率P和视在功率S的比值:此时无功功率Q与有功功率P、视在功率S之间有如下关系:功率因
5、数是由电压和电流的相位差 决定的:=cos 20cos)(21UItuidPSP222QPS2)非正弦电路中的情况有功功率、视在功率、功率因数的定义均和正弦电路相同,功率因数 仍由正弦情况的公式定义。公用电网中,通常电压的波形畸变很小,而电流波形的畸变可能很大。因此,不考虑电压畸变,研究电压波形为正弦波、电流波形为非正弦波的情况有很大的实际意义。设正弦波电压有效值为U,畸变电流有效值为I,基波电流有效值及与电压的相位差分别为I1和 1。这时有功功率为:P=U I1 cos1 功率因数为:11111coscoscosUIIPPFSUII 基波因数=I1/I,即基波电流有效值和总电流有效值之比 位
6、移因数(基波功率因数)cos 1 非正弦电路的无功功率v 定义很多,但尚无被广泛接受的科学而权威的定义v 一种简单的定义是仿照式(2-63)给出的:v 这样定义的无功功率Q反映了能量的流动和交换,目前被较广泛的接受,但该定义对无功功率的描述很粗糙。22PSQv 也可仿照式(2-61)定义无功功率,为和式(2-67)区别,采用符号Qf,忽略电压中的谐波时有:Q f=U I 1 sin 1 v 在非正弦情况下,因此引入畸变功率D,使得:v 比较上面两式,可得:v 忽略电压谐波时 v 这种情况下,Q f为由基波电流所产生的无功功率,D是谐波电流产生的无功功率。222fQPS2222DQPSf222D
7、QQf22222nnfIUQPSD1.单相桥式全控整流电路 忽略换相过程和电流脉动,带阻感负载,直流电感L为足够大。将电流i2分解为傅里叶级数,可得:变压器二次侧电流谐波分析:基波和各次谐波有效值为:n=1,3,5,v 电流中仅含奇次谐波;v 各次谐波有效值与谐波次数成反比,且与基波有效值的比值为谐波次数的倒数。21,3,5,1,3,5,411(sinsin 3sin 5)3541sin2sinnnniItttIntIntnddnIInd22图2-6 单相全控桥带电感性负载时的电路及波形 TabRLa)u1u2i2VT1VT3VT2VT4udidu2OtOtOtudidi2b)OtOtuVT1
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