【2017年整理】现代电力电子在电力系统中的应用.ppt

现代电力电子在电力系统及 电能质量控制中的应用 —功率因数校正、 无功功率补偿及有源滤波 ;§1 概述;§1 概述;§1 概述;§2 无功功率和谐波的产生;§2 无功功率和谐波的产生;§2无功功率和谐波的产生;谐波和无功功率的危害 ;谐波和无功功率的危害;谐波和无功功率的危害;谐波和无功功率的消除和补偿 ;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;§3 高功率因数电力电子装置;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 2 电流峰值控制法 电流基准为双半波正弦电压，反馈为开关管电流。令电感电流的峰值包络线跟踪输入电压Vdc的波形。使输入电流与输入电压同相位，并接近正弦。电压环由分压器I/H，电压误差放大（补偿）器VA，通过乘法器，电流比较器及驱动器(图中未画出)等组成。因此，在保持输入端功率因数接近1的同时，能保持输出电压稳定。 ;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 2 电流峰值控制法 用峰值法控制时，最主要的问题是：电感电流的峰值ip（它是控制的基准）与高频状态平均值之间的误差，在一定条件下相当大，以致无法满足使THD很小的条件。此外，峰值对噪声相当敏感。 开关管的电流？;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 3 电流滞环控制法 电流滞环法控制与峰值法控制的差别只是：前者检测的电流是电感电流；并且控制电路中多了一个滞环逻辑控制器。逻辑控制器的特征，和继电器特征一样，有一个电流滞环带（hysterisis band）。 ;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 3 电流滞环控制法 电流滞环控制法的主要缺点是：负载大小对开关频率影响甚大，由于开关频率变化幅度大，设计输出滤波器时，要按最低开关频率考虑。因此，不可能得到体积和重量最小的设计。;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 4 平均电流控制法 平均电流控制的特点是：输入电流信号被直接检测，与基准电流比较后，其高频分量（例如100kHz）的变化，通过电流误差放大器，被平均化处理；工频电流的峰值是高频电流的平均值，因而高频电流的峰值比工频电流的峰值更高。但电感电流峰值与平均值之间的误差小，因此THD很小； 原则上可以适合任意拓扑，任意支路的电流；如：除了可检测Boost变换器的输入电流外，也可以检测buck，flyback变换器的输入电流，或Boost，Flyback变换器的输出电流等。并且两种工作模式CCM和DCM都可以用。;§3 高功率因数电力电子装置;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 5 PFC集成控制电路 现在的PFC的控制电路已集成化。单相有源功率因数校正技术发展很快，Unitrode，Motorola等公司相继推出了各种有源功率因数校正芯片，如UC3852、UC3854、UC3855、MC34261等。目前，这一技术在中小功率开关电源、不间断电源（UPS）、电子整流器等方面有着广泛的应用前景。 另外，把多电平变换技术以及软开关技术应用于APFC电路是目前研究的一个热点。;3.2.2 有源功率因数校正的控制方法 5 PFC集成控制电路 DCM方法又称电压跟踪技术，没有电流调节环，输入电流自动跟踪电源电压；功率管实现零电流开通，且不承受二极管反向恢复电流；具有电路简单、易于实现的优点，但存在以下缺点： （1）功率因数与输入电压Ui和输出电压Uo的比Ui／Uo有关。当Ui 变化时，功率因数也将发生变化。同时输入电流波形随Ui／Uo的变化而变化。 （2）开关峰值电流大（同样条件下，DCM中通过开关器件的峰值电流是CCM的两倍），开关损耗增加。在大功率电路中，常采用CCM方式。;3.3 三相有源功率因数校正（APFC）技术 1 引言 根据电路的输入电压的不同，功率因数校正电路主要分单相和三相两大类。单相功率因数校正电路目前在拓扑和控制方面已相当成熟。在中高功率等级的功率因数校正电路中，三相电路应用极为广泛，是近年来的研究热点，但工作机理比较复杂。 三相功率因数校正电路（PFC ）与单相 PFC 相比，具有许多优点：输入功率高；不存在单相输入( 有中线) 电路具有的因中线3 次谐波电流过大而烧毁中线的危险；主电路由三相三线制供电( 无中线