高频机和工频机原理

高频机和工频机原理

2021-01-09 03:23

  高频机与工频机原理 电 交换中心:冯乐 线月 China Mobile Group Chongqing Co.,Ltd. 主要内容 ? 工频机原理 ? 高频机原理 ? 高频机和工频机的区别 1 工频机原理结构图 旁路输入 主路输入 输出 特点:IGBT逆变,输出有隔离变压器 2 工频机特征 ? 适用于整个功率段——20~800KVA ? 属于传统结构 ? 真正的隔离电源 ? 当前仍然是市场上的主流产品 ? 代表产品: MGE-PW;MGE-GALAXY EXIDE-9315 LIEBERT IMV 三菱2233A 3 整流器原理-工频机 ? SCR整流 可控硅整流理论基础 可以通过控制导通角来控制SCR的导通时间,从而控制输出的直流电压 4 整流器原理-工频机 三相全桥SCR整流器 可控硅整流 结构简单,控制易实现,可靠性高 5 整流器原理-工频机 三相全桥SCR整流器 + 1 A B C 3 5 C 4 6 2 _ SCR触发脉冲顺序:1-2-3-4-5-6-1。。。 6 整流器原理-工频机 12脉冲SCR整流器 负 载 电池和逆变器 30° 两个6脉冲 整流桥 移相变压器 7 逆变器原理-工频机 半桥方案:经典逆变技术 8 逆变器原理-工频机 全桥方案:经典逆变技术 9 主要内容 ? 工频机原理 ? 高频机原理 ? 高频机和工频机的区别 10 高频机原理结构图 旁路输入 主路输入 输出 特点:IGBT整流和逆变,输出为电感和电容组成的LC滤波。 11 高频机特征 ? 容量范围:20~400KVA ? 近年来出现的一种新的大容量UPS ? 输入输出之间没有隔离 ? 主要的高频机产品: Liebert Nx系列 EXIDE-9305 三菱2233B MGE 12 整流器原理-高频机 三相全桥IGBT整流 13 整流器原理-高频机 三相全桥IGBT整流技术: ? Boost型升压电路,输出直流电压至少等于输入线电压的峰值 ? 是一种双向变换器,能量可以双向流动 ? 功率因数可控,既可以是阻性,也可以呈感性和容性, 所以可以作为无功发生器使用 ? 输出直流电压中只含有开关频率的纹波,用极小的滤波 电容即可滤除 14 整流器原理-高频机 PFC工作原理 L U D5 D1 D2 Q C 220V D3 D4 I 目的: 使输入电流在控制电路的作用 下,跟随输入电压波形,接近正弦 波,提高输入功率因素。 I 15 整流器原理-高频机 PFC工作原理 + L T D1 + + 工作过程: 1、当功率管导通时,等效如图a,二极管D截止,电感L储 能,感应电压为左正右负,电容向负载放电。 2、当功率管截止时,等效如图b,二极管D导通,电感L中 的磁场将改变线圈L两端的电压极性,以保持电流iL不 变。 电感 L上的感应电压与输入电压Vi串联,对电容充电和向 负载供电。 3、控制电路根据输出电压和电流的变化,控制功率管的 导通和关断时间,就可以控制输出电压的大小。 Vi - C - VO - L + + iL - + + Vi - C - VO - L + - 图a + + + iL Vi - C - VO - 图b 16 逆变器原理-高频机 + D1 Q1 U L L C3 +380V C1 +380 220V N N C2 Q2 D2 -380V - -380 + Q1 D1 Q3 D3 L C1 T L SPWM(正弦脉宽调制技术): 它用调整脉冲宽度和控制占 空比的方法,来达到要求的输出 电源。 Ui Uo Q2 Q4 D2 N D4 C2 R 17 主要内容 ? 工频机原理 ? 高频机原理 ? 高频机和工频机的区别 18 工频机和高频机概念 最早的UPS的逆变输出使用SCR整流,输出为工频的方波。 现在这种拓扑结构已经不再使用。当前的UPS逆变电路使用的都是 开关管(晶体管、MOS管、IGBT),工作在高频的开关频率。 现在一般指的工频和高频机的概念为: 工频机: 通常电路采用全桥SCR整流。逆变开关管工作频率在5KHZ左右。 必需内臵输出隔离变压器才能工作。 高频机: 通常采用全桥二极管整流+PFC。逆变开关管工作在20KHZ左右。 可以省去输出隔离变压器,其可作为选件。 19 工频机和高频机概念 可以看到工频机和高频机在整流器的拓扑结构上是不同的。 工频机: SCR整流(降压整流),单直流母线,逆变升压变压器。 高频机: PFC整流(升压整流),正负直流母线,无需逆变升压变压器。 不同的整流器拓扑结构会导致输入特性的不同。 20 工频机-传统SCR整流 优点:输入输出隔离、电网扰动不会影响负载、电池直接挂在母线上 缺点:体积大,重量大、成本高、输入谐波电流较大 功率 因数 校正 + D Z 21 高频机 优点:功率因数高、谐波电流小、输入特性好、体积小、重量轻 缺点:输入输出不隔离、电网的扰动对负载有影响;不可带半波 整流非对称性负载 + + 22 工频机-高频整流 优点:输入输出隔离 、供电质量好、输入特性好、功率因数0.99、 谐波电流3%、负载适应能力强 缺点:成本高、体积较大、 重量较重 旁路输入 主路输入 输出 23 24

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