开关电源15、有源功率因数校正.ppt

开关电源基本拓扑 开关电源技术——tqzheng@ 正弦电路的无功功率和功率因数 在正弦电路，线性负载的情况下，电路中的电压和电流都是正弦的，电路的无功功率定义为： 电路的有功功率定义为： 定义有功功率和视在功率的比为功率因数PF： 非正弦电路的无功功率和功率因数 电压为正弦，电流为非正弦情况下，功率因数定义为：  三相电压对称：ua , ub , uc同幅、同频、相位各差120o 三相电压不对称：不满足以上三条件中的任何一个 三相电压非正弦（畸变） ：ua , ub , uc的波形不是正弦 畸变=非正弦=含谐波 四种情况： 对称无畸变 对称有畸变 不对称无畸变 不对称有畸变 谐波和无功功率的危害 谐波危害： 谐波使公用电网的元件产生了附加的谐波损耗，降低了发电、输电及用电设备的效率。 谐波影响各种电气设备的正常工作。比如谐波不仅使电机产生附加损耗,还使电机产生机械振动、噪声和过电压,使变压器、电容器等设备过热、绝缘老化等危害。 谐波引起公用电网中局部的并联谐振和串联谐振，从而使谐波放大，损坏设备。 导致继电保护和自动装置的误动作，使电气测量仪表计量不准确。 谐波对控制系统和通讯系统产生干扰，使通讯质量下降或根本无法正常工作。 无功功率的危害： 增加设备容量 根据公式： 无功功率的增加，会导致在有功功率不变的情况下，视在功率的增加和电流增大，从而使得电气设备容量和导线容量的增加。 设备和线路的损耗增加 无功功率的增加，使得总电流增大，因而使设备和线路的损耗增加，线路电阻为R,则线路损耗为： 其中： 这部分损耗就是无功功率引起的。 使线路和设备的压降增大。无功功率的增加，使得线路的总电流增大，线路的(传输)压降也将随之增大，严重影响电网的供电质量，甚至可能导致电网崩溃。 单相有源功率因数校正电路 下图是单相Boost功率因数校正电路原理图。在整流桥和滤波电容之间增加了由直流电感、二极管和开关器件组成的Boost电路。通过对开关的控制，可使交流电流的为正弦波，并且和电压同相位，功率因数接近为1。 下图所示是三相Boost功率因数校正电路，是单相Boost功率校正电路在三相的延伸。将单相功率因数校正电路的电感L从整流桥直流侧移到了交流侧各相。 三相功率因数校正电路由于此电路中只有一个开关，要控制三相电流均为正弦波且和电压同相位比较困难。 三相功率因数校正电路技术远不如单相有源功率因数校正技术成熟。 PWM整流电路 三相PWM整流电路的数字控制方法－无差拍控制  1.? 空间矢量：1983年Holtz提出。 三个任意数x、y、z组成的空间矢量为 — 空间矢量逆时针转120o。 例如： x = 1，y = 0，z = 0， x = 0，y =1，z = 0， x = 0，y =0，z =1， x =2，y =1，z = 0， x =1，y = 1，z = 1，S = 0 零矢量 x = 0，y = 0，z = 0, S = 0 零矢量  随t增加，以ω旋转。 在a-b-c坐标系的坐标为（ua , ub , uc ) 定义另一个坐标系d-q 坐标系，以ω旋转。 在d-q坐标系中为静止的一个矢量, 其在d-q坐标系中坐标为（ ud , uq ）。  2. 坐标变换 双PWM变频器 与二极管整流电路的变频电路相比，双PWM变频电路有 以下优点： 可以实现再生制动。通过再生制动可以将能量反馈回电网。 当PWM整流电路运行在整流状态（电机电动运行）或逆变状态（电机制动运行）时，交流输入电流非常接近正弦波。 在电动或制动运行时，交流输入电流和电