1、第7章电力电子装置 主编7.1高频开关式稳压电源1.高频开关式稳压电源的电路结构(1)电路框图图7-1所示为100kHz、60W的高频开关式直流稳压电源的原理框图。图7-1高频开关式直流稳压电源的原理框图7.1高频开关式稳压电源(2)芯片结构及功能PWM控制器MC34060为14引脚的双列直插中规模集成电路。MC1723误差放大器芯片电路有两个功能：一是产生标准的电源电压作为本身的工作电源和参考电压；二是放大信号。它在本电源中的任务是从+5V输出电压引入反馈信号，与本身参考电压比较获得误差信号，放大后作为PWM控制器的控制信号。7.2高效节能型荧光灯2.高频开关式稳压电源的工作原理三片式开关电
2、源电路图如图7 2所示。图7-2三片式开关电源电路图7.2高效节能型荧光灯1.节能型荧光灯电路结构图7 3所示为由电力MOSFET构成的高频自激振荡器作电源的节能型荧光灯原理电路。2.节能型荧光灯电路工作原理图7-3节能型荧光灯原理电路7.2高效节能型荧光灯节能型荧光灯电路工作原理简述如下：当220V交流电源接通时，电力MOSFET V1和V2两个器件电流的开通滞后时间和上升时间不可能完全一致，其中开通时间短一点的管子(假如V2)电流上升得快，则变压器星号端感应高电位。于是通过磁通耦合，使V2栅极电位也上升，V2漏极电流进一步增大；而V1栅极电位下降并趋向截止。随着V2漏极电流增大，变压器磁路
3、趋向饱和，磁通变化率急剧减小，因而V2栅极电压随之迅速降低，而V1栅极电位上升，使V2漏极电流减小，于是变压器一次绕组感应电动势反向。通过耦合，V2栅极电压也反向，迫使V2截止，V1栅极电压上升而导通，完成一次换相。可以看出，利用变压器磁路饱和，电路可以连续振荡，振荡频率由变压器二次负载电阻、高频扼流圈L和变压器漏感决定。7.3逆变弧焊电源1.电路结构及原理框图逆变弧焊电源主电路由IGBT组成，采用脉冲宽度调制和脉冲频率调制综合控制方法控制电源输出外特性，其电路原理框图如图7 4所示。图7-4IGBT逆变弧焊电源电路原理框图7.3逆变弧焊电源2.工作过程原理(1)电源主电路该电源主电路采用抗不
4、平衡能力较强的半桥式逆变电路，由IGBT管V1、V2和电容CA、CB组成，由于逆变频率较高，控制系统时间常数也较小，因而电弧稳定性较好；采用电流负反馈控制，电源输出外特性为恒流特性。(2)控制电路采用脉冲宽度调制和脉冲频率调制的综合控制方法控制电源输出外特性，控制电路包括电流取样电路、误差放大器、PWM控制器、最小脉冲宽度限制电路、门限电路和驱动输出电路几部分。7.3逆变弧焊电源控制电路工作过程如下：由电流取样电路(RI)取得的电流信号，经误差放大器A1与给定电流信号IG比较放大后，输入PWM控制器控制其脉冲宽度输出，从而实现PWM控制；短路时通过门限控制改变输出脉冲频率，从而实现PFM控制。
5、在电路中设置了电流门限值IC，当负载短路时电流增加，由电流取样电路取得的电流信号与IC比较，一旦超过IC，则比较器A2输出低电平，关闭PWM电路输出，输出电流随之下降。当电流降到IC值以下时，恢复PWM电路的输出。如此反复，实现了对电源的短路电流和瞬时电流冲击的限制。7.3逆变弧焊电源(3)保护电路分过电流保护和过电压保护两个方面。过电流保护：在弧焊电源中的过电流现象可分为两种情况，一种是由于负载突然增大或短路而造成的过电流；另一种是由于器件损坏，如IGBT、逆变电容、整流二极管失效而造成的过电流。针对上述两种情况，电源中设置了三种过电流保护措施：1)输入端快速熔断器(FU)过电流保护；2)通
6、过检测IGBT的C、E间电压来检测流过IGBT的电流，当电流超过设定值时，关闭IGBT，随后切断整个主电路；3)通过取样电阻检测流过电源二次侧的电流，一旦电流超过给定值时，则关闭PWM输出，而后继续检测，直至电流低于给定值时恢复PWM输出。7.3逆变弧焊电源过电压保护：过电压保护电路仍由阻容吸收网络R1、C1和R2、C2组成，它们分别并联在IGBT开关管V1、V2的C、E极两端，以吸收管子在关断过程中产生的电压尖峰，抑制过高的didt，保护IGBT的安全。7.4不间断电源1.UPS的基本电路结构在线式不间断电源的基本结构如图7 5所示，它由整流器、逆变器、蓄电池组、静态转换开关等部分组成。正常
7、工作时，市电经整流器变成直流电后，再经逆变器变换成稳压、稳频的正弦波交流电供给负载。当市电掉电时，由蓄电池组向逆变器供电，以保证负载不间断供电。如果逆变器发生故障，不间断电源则通过静态转换开关切换到旁路，直接由市电供电。图7-5在线式不间断电源的基本结构7.4不间断电源图7-6单相全桥PWM整流电路2.UPS的整流电路7.4不间断电源3.UPS的逆变器正弦波输出UPS通常采用SPWM逆变器，UPS输出有单相输出，也有三相输出。下面以单相输出的UPS为例，分析逆变器的工作原理。图7 7给出了单相输出UPS逆变器及控制原理框图，它由主电路、控制电路、输出隔离变压器和滤波电路等组成。主电路采用全桥逆变电路，对于小功率UPS，开关器件一般为MOSFET；而对于大功率UPS，则采用IGBT。为了滤去开关频率噪声，输出采用LC滤波电路，因为开关频率较高，一般大于20kHz。7.4不间断电源图7-7单相输出UPS逆变器及控制原理框图7.4不间断电源图7-8单相输出UPS的静态转换开关原理图
