電力電子裝置-2021復(fù)習(xí)要點(diǎn)

2021電力電子裝置考試復(fù)習(xí)要點(diǎn)：電力電子裝置與系統(tǒng)的基本組成及各部分功能要求能夠畫出系統(tǒng)圖并說(shuō)明各個(gè)部分功能。（功率）輸入輸出信號(hào)變換/反饋回路控制系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電路保護(hù)吸收電路主電路（含濾波電路）人機(jī)/通信（可選）各種開(kāi)關(guān)器件的特性及適用范圍；常用器件：SCR、GTO、GTR、MOSFET、IGBT頻率、功率特性及其使用范圍。開(kāi)關(guān)器件選型依據(jù)；器件:電壓、電流、頻率、功率電力電子變換器幾種基本拓?fù)湓砑胺治鐾負(fù)浣Y(jié)構(gòu)：AC/DC(SCR、IGBT/MOSFET整流)、DC/DC(基本斬波電路：BUCK、BOOST等)、DC/AC(有源逆變、無(wú)源逆變)、AC/AC(基于SCR)電力電子變換器串并聯(lián)組合變換器的多重化：減小諧波、提高電壓、電流、功率。電力電子裝置為什么要高頻化？高頻化：減小體積、重量。高頻損耗及軟開(kāi)關(guān)技術(shù)。硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)的區(qū)別，它們典型的開(kāi)通/關(guān)斷電壓電流波形，開(kāi)關(guān)損耗的產(chǎn)生機(jī)理，與哪些因素有關(guān)；如何減小開(kāi)關(guān)損耗；硬開(kāi)關(guān)與軟開(kāi)關(guān)：開(kāi)關(guān)損耗由開(kāi)關(guān)電壓、電流重疊及導(dǎo)通壓降引起。開(kāi)關(guān)損耗四種類型。采用軟開(kāi)關(guān)。軟開(kāi)關(guān)按電壓電流的不同可分為哪幾類？軟開(kāi)關(guān)類型：零電壓開(kāi)通/零電流關(guān)斷(效果好)、零電壓關(guān)斷/零電流開(kāi)通(效果差)并分別說(shuō)明。ZVSPWM與ZVTPWM的異同點(diǎn)？哪種更優(yōu)？為什么？ZVSPWM：零開(kāi)關(guān)PWM：電路中引入了輔助開(kāi)關(guān)來(lái)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，使諧振僅發(fā)生于開(kāi)關(guān)過(guò)程前后。ZVTPWM：零轉(zhuǎn)換PWM：電路中采用輔助開(kāi)關(guān)控制諧振的開(kāi)始時(shí)刻，所不同的是，諧振電路是與主開(kāi)關(guān)并聯(lián)的，因此輸入電壓和負(fù)載電流對(duì)電路的諧振過(guò)程的影響很小，電路在很寬的輸入電壓范圍內(nèi)和從零負(fù)載到滿載都能工作在軟開(kāi)關(guān)狀態(tài)，而且電路中無(wú)功功率的交換被削減到最小，這使得電路效率有了進(jìn)一步提高。使用隔離型變換器的原因，有哪些典型的隔離型變換器？它們分別由哪個(gè)非隔離型變換器推演的隔離型變換器：電位隔離、電壓變換。類型：半橋、全橋、正激式、反激式、推挽式(看高頻低壓電源章節(jié)！)反激變換電路的工作原理，它的變壓器與正激變換器的變壓器工作異同點(diǎn)。反激變換電路：反激式開(kāi)關(guān)電源，變壓器原邊導(dǎo)通的時(shí)候，副邊不導(dǎo)通；正激變換電路：變壓器原邊導(dǎo)通的時(shí)候，副邊線圈也導(dǎo)通，同時(shí)給負(fù)載供電反激變換的變壓器與正激變換器的變壓器：同名端不同！LLC諧振電路基本原理，兩個(gè)諧振頻率，以及各個(gè)工作區(qū)域的工作特征。常用諧振電路：LC、LLC、LCCLLC諧振電路基本原理：LLC諧振變換器最早在1980年代就已被提出，是在傳統(tǒng)LC二階諧振變換器的基礎(chǔ)上增加一個(gè)并聯(lián)諧振電感改進(jìn)而來(lái)的，相對(duì)于普通串聯(lián)、并聯(lián)諧振變換器在特性上有了明顯的改善。 最大增益頻率fp：fr2<fp<fr1根據(jù)LLC諧振變換器的直流增益特性可以將其分為三個(gè)工作區(qū)域：通常將LLC諧振變換器設(shè)計(jì)工作在區(qū)域1和2是ZVS(感性工作區(qū))工作區(qū)域3是ZCS工作區(qū)(容性工作區(qū))。對(duì)于MOSFET而言，ZVS模式的開(kāi)關(guān)損耗比ZCS模式的開(kāi)關(guān)損耗要小！。fr2<fp<fs<fr1、fs=fr1、fs>fr1三種工作狀態(tài)。二極管反向恢復(fù)的損耗機(jī)理及計(jì)算二極管反向恢復(fù)時(shí)間trr越長(zhǎng)、反向恢復(fù)電流越大，二極管反向恢復(fù)損耗以及由此導(dǎo)致的開(kāi)關(guān)管VT的開(kāi)通損耗越大。PPPPVT電力電子裝置中有哪些典型的保護(hù)措施U、I、du/dt、di/dt、過(guò)溫保護(hù)、器件控制極保護(hù)等等。15.為什么開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓尖峰？它的危害？RCD緩沖電路的工作原理開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)電壓尖峰：寄生電感引起。危害：過(guò)電壓可能引起開(kāi)關(guān)器件擊穿損壞！。RCD緩沖電路的工作原理：并聯(lián)在電力電子裝置主回路中，抑制電力電子器件開(kāi)關(guān)過(guò)程中du/dt，從而降低尖峰電壓，減小器件承受的開(kāi)關(guān)應(yīng)力和損耗。其中，(d)、(e)為RCD緩沖電路電力電子器件串聯(lián)時(shí)存在的問(wèn)題，哪些典型器件可以并聯(lián)使用，哪些不可以并聯(lián)使用，原因電力電子器件串聯(lián)時(shí)存在的問(wèn)題：器件特性不同引起的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)均壓?jiǎn)栴}。哪些典型器件可以并聯(lián)使用，哪些不可以并聯(lián)使用，原因：MOSFET、IGBT可以直接并聯(lián)使用：正溫度系數(shù)可以自動(dòng)均流；D、SCR、GTO、GTR不能直接并聯(lián)：如果并聯(lián)需要采取均流措施。17.IGBT/MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路需要考慮的一些基本問(wèn)題，驅(qū)動(dòng)隔離的主要形式IGBT/MOSFET的驅(qū)動(dòng)電路需要考慮的一些基本問(wèn)題：1、柵源間、柵射間有數(shù)千皮法的電容，為快速建立驅(qū)動(dòng)電壓，要求驅(qū)動(dòng)電路輸出電阻小。使MOSFET開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)電壓一般10~15V，使IGBT開(kāi)通的驅(qū)動(dòng)電壓一般15~20V。2、關(guān)斷時(shí)施加一定幅值的負(fù)驅(qū)動(dòng)電壓（一般取-5~-15V）有利于減小關(guān)斷時(shí)間和關(guān)斷損耗。3、在柵極串聯(lián)低值電阻（數(shù)十歐左右）可以減小寄生振蕩，亦可調(diào)節(jié)開(kāi)關(guān)速度。4、由于是容性輸入阻抗，因此IGBT對(duì)柵極電荷積聚很敏感，驅(qū)動(dòng)電路必須很可靠，要保證有一條低阻抗值的放電回路。5、用低內(nèi)阻的驅(qū)動(dòng)源對(duì)柵極電容充放電，以保證柵極控制電壓有足夠陡峭的前后沿，使IGBT的開(kāi)關(guān)損耗盡量小。另外IGBT開(kāi)通后，柵極驅(qū)動(dòng)源應(yīng)提供足夠的功率使IGBT不致退出飽和而損壞。6、若為大電感負(fù)載，IGBT的關(guān)斷時(shí)間不宜過(guò)短，以限制di/dt所形成的尖峰電壓，保證IGBT的安全7、驅(qū)動(dòng)電路還要提供控制電路與主電路之間的電氣隔離環(huán)節(jié)，一般采用光隔離或磁隔離。驅(qū)動(dòng)隔離的主要形式：電平轉(zhuǎn)移型、光隔離型、磁隔離型。18.控制系統(tǒng)的控制目標(biāo)，電力18、電子裝置控制穩(wěn)定性分析的方法功率控制電壓控制功率控制電壓控制電流控制同步控制電能質(zhì)量控制電壓平衡控制環(huán)流控制協(xié)調(diào)控制…特征值分析零極點(diǎn)分析阻抗法特征值分析零極點(diǎn)分析阻抗法Lyapunuov法等面積法相圖法…19.幾種基本非隔離變換器的狀態(tài)空間法建模方法（大信號(hào)模型與小信號(hào)模型），開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)小信號(hào)模型：是建立在DC工作點(diǎn)上的。我們常見(jiàn)的小信號(hào)參數(shù)都是在直流工作點(diǎn)處的微分，由于微分是在直流工作點(diǎn)附近很小范圍才滿足的，所以要求輸入信號(hào)很小，因此當(dāng)我們將用這樣的方法來(lái)分析電路時(shí)，所采用的模型被稱為小信號(hào)模型。由于微分的是線性的，所以小信號(hào)模型的分析方法是一階線性的分析方法。此外，如上所說(shuō)，小信號(hào)模型的正確性是在信號(hào)滿足很小的范圍時(shí)才準(zhǔn)確的。大信號(hào)模型：即使當(dāng)輸入信號(hào)很大，不再滿足小信號(hào)時(shí)的微分分析，這時(shí)只能采用大信號(hào)模型來(lái)分析電路。這就要求回歸到最基本的電流電壓關(guān)系式。小信號(hào)模型的直流工作點(diǎn)是固定的，大信號(hào)模型就是對(duì)直流工作點(diǎn)的變化進(jìn)行仿真。大信號(hào)模型和小信號(hào)的區(qū)別就是：一個(gè)作用于整體，一個(gè)是作用于局部我們開(kāi)關(guān)電源領(lǐng)域里就經(jīng)常分析小信號(hào)模型，為什么呢？因?yàn)殚_(kāi)關(guān)電源是強(qiáng)非線性系統(tǒng)，而傳遞函數(shù)這些都是基于線性非時(shí)變理論的。也就是說(shuō)，拉普拉斯變換之類的都用不了，有數(shù)學(xué)上的約束。想要用這玩意的話，那就得線性化了。線性化不能瞎線性吧，不能說(shuō)線性就線性的吧。所以提出基于小信號(hào)的線性化，為啥呢，以為小信號(hào)幅度小啊，在局部放大看可以看成在很小一段是線性的，就好比你對(duì)一個(gè)圓作切線，那么當(dāng)把切點(diǎn)放大時(shí)可以看做是那一段長(zhǎng)度和圓的那一段是一樣的，這個(gè)可以用泰勒展開(kāi)來(lái)作為數(shù)學(xué)支撐。所以當(dāng)把擾動(dòng)量限制成很小的量，那就成小信號(hào)了，這樣就可以在很短的一段時(shí)間內(nèi)看成是線性時(shí)不變系統(tǒng)，然后運(yùn)用拉普拉斯變換，變成S域的傳遞函數(shù)，再進(jìn)行各種零極限補(bǔ)償。但是需要注意的是：只有擾動(dòng)設(shè)想為很小的量，才能成立的。那么現(xiàn)實(shí)中的擾動(dòng)可以是很小的量嗎？當(dāng)然可以是：當(dāng)開(kāi)關(guān)電源工作在穩(wěn)態(tài)下的時(shí)候，紋波很小，也就是輸出穩(wěn)定，波動(dòng)量很小，這就是小信號(hào)擾動(dòng)，這時(shí)候它就符合我們的理論分析！。一般采用：基于開(kāi)關(guān)周期的平均值小信號(hào)模型！。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)與閉環(huán)傳遞函數(shù)：在閉環(huán)系統(tǒng)中“人為”地?cái)嚅_(kāi)系統(tǒng)的主反饋通路，將前向通道傳遞函數(shù)與反饋通路傳遞函數(shù)相乘，即得系統(tǒng)的開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)：Gk(s)=G(s)·H(s)。假設(shè)系統(tǒng)單輸入R（s);單輸出C(s),前向通道傳遞函數(shù)G（s),反饋為負(fù)反饋H(s)。此閉環(huán)系統(tǒng)的閉環(huán)傳遞函數(shù)：

Gb(s)=G(s)/（1+G(s)·H(s)）。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是閉環(huán)傳遞函數(shù)的一部分，開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)可以用來(lái)幫助判斷閉環(huán)傳遞函數(shù)是否穩(wěn)定。開(kāi)環(huán)傳遞函數(shù)是研究系統(tǒng)閉環(huán)特性的一個(gè)橋梁。20.整流電路輸出濾波電容計(jì)算以及Buck電路電感和電容的計(jì)算橋式整流電路的濾波電容取值在工程設(shè)計(jì)中，一般由兩個(gè)切入點(diǎn)來(lái)計(jì)算：一是：根據(jù)電容由整流電源充電與對(duì)負(fù)載電阻放電的周期，再乘上一個(gè)系數(shù)來(lái)確定的；另一個(gè)切入點(diǎn)是：根據(jù)電源濾波輸出的波紋系數(shù)來(lái)計(jì)算的。無(wú)論是采用那個(gè)切入點(diǎn)來(lái)計(jì)算濾波電容都需要依據(jù)橋式整流的最大輸出電壓和電流這兩個(gè)數(shù)值。通常比較多的是根據(jù)電源濾波輸出波紋系數(shù)這個(gè)公式來(lái)計(jì)算濾波電容。C》ACv}C，是濾波電容，單位為F。f，是整流電路的脈沖頻率，如50Hz交流電源輸入，半波整流電路的脈沖頻率為50Hz，全波整流電路的脈沖頻率為100Hz。單位是Hz。U，是整流電路最大輸出電壓，單位是V。I，是整流電路最大輸出電流，單位是A。ACv，是波紋系數(shù)，單位是%。電路公式計(jì)算buck，boost，buckboost的最基本分析原理都采用伏秒平衡原理：電感在導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí),其電流的變化量相等，即Von*Ton＝Voff*Toff=L*ΔI。下圖我們常用的降壓型DCDCbuck拓?fù)?。在不考慮帶有寄生參數(shù)的RLGC模型的情況下，一般我們的計(jì)算步驟如：1）Von*Ton＝Voff*Toff–>Vo=D*Vin(占空比D在輸出電壓設(shè)置時(shí)已決定)2）輸出電感L1計(jì)算：Von*D/f=L1*ΔI（ΔI為所允許的電感紋波電流）3）輸出電容Co計(jì)算：ΔU=ΔQ/C=CI*T/8C（ΔU為所允許的輸出紋波電壓）2.環(huán)路穩(wěn)定性上面是開(kāi)環(huán)分析的拓?fù)?，而我們DCDC實(shí)際的拓?fù)涫情]環(huán)，所以要分析環(huán)路穩(wěn)定性。前面LDO電源也提到，如果沒(méi)有芯片的內(nèi)部參數(shù)或者有增益相位分析儀。非原廠的硬件設(shè)計(jì)人員是很難保證環(huán)路穩(wěn)定性的。幸好像TI這種國(guó)際大廠會(huì)在手冊(cè)上給出計(jì)算公式，不需要自己去分析環(huán)路，大家直接使用TI給出的計(jì)算公式就可以了，自己去計(jì)算反而會(huì)出問(wèn)題。21.電力電子裝置的損耗主要來(lái)源及典型的散熱方式電力電子裝置的損耗主要來(lái)源:電力電子器件工作過(guò)程的損耗包括:通態(tài)損耗：當(dāng)器件導(dǎo)通時(shí)，其兩端電壓不為零而造成的，一般電力電子器件的通態(tài)壓降，當(dāng)器件流過(guò)幾千安培的大電流時(shí)，損耗很大。斷態(tài)損耗：在器件關(guān)斷時(shí)，仍有漏電流流過(guò)器件，但漏電流產(chǎn)生的損耗比其他幾種損耗非常小，故在計(jì)算器件損耗的時(shí)候一般忽略其斷態(tài)損耗。開(kāi)關(guān)損耗：器件在開(kāi)關(guān)過(guò)程中伴隨電壓和電流的變化，在實(shí)際工作時(shí),電壓與電流會(huì)有重疊部分，在這個(gè)交疊時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的損耗即為開(kāi)關(guān)損耗。開(kāi)關(guān)損耗的大小和器件工作的頻率關(guān)系很大。典型的散熱方式：散熱的三種途徑：自然散熱()、風(fēng)冷、液冷、強(qiáng)迫風(fēng)冷、強(qiáng)迫液冷、相變。22.熱阻的概念，散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與等效熱路，以及溫升計(jì)算熱阻：其單位為℃/W，它是一個(gè)與散熱材料、散熱方式、散熱面積、安裝方式等相關(guān)的物理參數(shù)，是反映散熱體散熱性能的一個(gè)穩(wěn)態(tài)綜合參數(shù)。類似U=I*R

散熱系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與等效熱路：若忽略從器件管殼到環(huán)境的直接熱輻射作用，總熱阻可表示為下式：23.磁性元件的損耗類型，電感中氣隙的作用磁性元件的損耗類型：低頻損耗：DC銅損鐵損：磁滯損耗高頻損耗：渦流損耗高頻銅損：趨膚效應(yīng)臨近效應(yīng)氣隙的作用：減低電感量增加飽和電流減弱電感量與磁芯磁導(dǎo)率的依賴關(guān)系斜率變小24.電感設(shè)計(jì)的基本方法，電感損耗的計(jì)算方法；電感設(shè)計(jì)的基本方法：電感損耗的計(jì)算方法：1)、磁芯鐵損:磁芯在工作過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生各種損耗，主要包括：磁滯損耗、渦流損耗和殘留損耗等。三部分損耗計(jì)算公式可以統(tǒng)一為Steinmetz方程：2)、銅損：Pcu=i^2*R頻率較高場(chǎng)合:還需要考慮趨膚效應(yīng)和臨近效應(yīng)的影響，實(shí)際的交流電阻大于直流電阻。25.BoostPFC電路的工作原理以及各處電壓電流波形BoostPFC電路的工作原理:平均值電流控制：a.主電路的輸出電壓Vo和基準(zhǔn)電壓Vref比較后，輸入給電壓誤差PI放大器Vea(輸出電壓的要求！)；整流電壓Vac檢測(cè)值(提供正弦信號(hào)基準(zhǔn)！)和Vea

的輸出電壓信號(hào)共同加到乘法器的輸入端；再除以前饋電壓的平方，乘法器的輸出則作為電流反饋控制的正弦基準(zhǔn)信號(hào)！。b.儲(chǔ)能電感電流信號(hào)與電流基準(zhǔn)信號(hào)iL比較做差后，再經(jīng)過(guò)PI調(diào)節(jié)器輸出PWM參考信號(hào)。c.PWM參考信號(hào)與載波信號(hào)交截，產(chǎn)生PWM波以控制開(kāi)關(guān)管的通斷。從而使電感電流IL的平均值跟蹤基準(zhǔn)，從而使輸入電流波形與輸入電壓的波形基本一致，使電流諧波大為減少，提高了輸入端的功率因數(shù)。BOOST_PFC目標(biāo)：整流電壓等于設(shè)置值；網(wǎng)側(cè)電流基本正弦而且與電壓同相，網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)等于1。26.EMC三要素，電磁干擾的典型抑制方法，共模干擾與差模干擾的區(qū)別電磁兼容性（ElectroMagneticCompatibility）是指設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中符合要求運(yùn)行并不對(duì)其環(huán)境中的任何設(shè)備產(chǎn)生無(wú)法忍受的電磁干擾的能力。EMC三要素：干擾源、傳播途徑、敏感設(shè)備電磁干擾的典型抑制方法：新拓?fù)洹⑽?、?qū)動(dòng)、輸出濾波接地、屏蔽、輸入濾波降低敏感度、提高耐受力共模干擾與差模干擾的區(qū)別：共模干擾（Common-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流振幅相等，而方向相同者稱為共模干擾。差模干擾（Differential-mode）：兩導(dǎo)線上的干擾電流，振幅相等，方向相反稱為差模干擾。27.APF的基本構(gòu)成、作用以及基本工作原理APF的基本構(gòu)成、作用：有源電力濾波器作用：1、濾除電流諧波：可以高效的濾除負(fù)荷電流中2~25次的各次諧波，從而使得配電網(wǎng)清潔高效，滿足國(guó)標(biāo)對(duì)配電網(wǎng)諧波的要求。該產(chǎn)品真正做到自適應(yīng)跟蹤補(bǔ)償，可以自動(dòng)識(shí)別負(fù)荷整體變化及負(fù)荷諧波含量的變化而迅速跟蹤補(bǔ)償，80us響應(yīng)負(fù)荷變化，20ms實(shí)現(xiàn)完全跟蹤補(bǔ)償。2、改善系統(tǒng)不平衡狀況：可完全消除因諧波引起的系統(tǒng)不平衡，在設(shè)備容量許可的情況下，可根據(jù)用戶設(shè)定補(bǔ)償系統(tǒng)基波負(fù)序和零序不平衡分量并適度補(bǔ)償無(wú)功功率。在確保濾除諧波功能的基礎(chǔ)上有效改善系統(tǒng)不平衡狀況。3、抑制電網(wǎng)諧振不會(huì)與電網(wǎng)發(fā)生諧振，而且在其容量許可范圍內(nèi)還可以有效抑制電網(wǎng)自身的諧振。這是無(wú)源濾波裝置無(wú)法做到的。4、多種保護(hù)功能：具備過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、溫度過(guò)高、測(cè)量電路故障、雷擊等多種保護(hù)功能，以確保裝置和電力系統(tǒng)安全運(yùn)行，并可在負(fù)荷較輕時(shí)自動(dòng)退出運(yùn)行，充分考慮運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。基本工作原理：用可控的逆變電路向電網(wǎng)注入與諧波源電流幅值相等、相位相反的電流，使電源的總諧波電流為零。達(dá)到實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流的目的。等效為受控電流源！?。?！。通過(guò)外部電流互感器CT，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)載電流，并通過(guò)內(nèi)部DSP計(jì)算，提取出負(fù)載電流的諧波成分。然后通過(guò)PWM信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部IGBT，控制逆變器產(chǎn)生一個(gè)和負(fù)載諧波大小相等、方向相反的電流注入到電網(wǎng)中補(bǔ)償諧波電流，實(shí)現(xiàn)濾波功能。28.UPS的基本構(gòu)成、作用以及基本工作原理UPS的概念UPS(uninterruptiblepowersupply)即不間斷電源，主要用于給重要設(shè)備提供不間斷電能供應(yīng)；當(dāng)市電輸入正常時(shí)，UPS將市電整流通過(guò)逆變器或直接穩(wěn)壓后提供給負(fù)載供電，此時(shí)的UPS是一臺(tái)交流穩(wěn)壓器，同時(shí)向機(jī)內(nèi)蓄電池充電；當(dāng)市電發(fā)生中斷時(shí)，UPS立即將電池的電能通過(guò)逆變器向負(fù)載供電，使負(fù)載在一段時(shí)間內(nèi)維持正常工作；UPS的基本構(gòu)成、作用：基本工作原理：ups電源分為三種，即在線式，后備式，在線互動(dòng)式UPS。后備式UPS：平時(shí)處于蓄電池充電狀態(tài)，在停電時(shí)逆變器緊急切換到工作狀態(tài)，將電池提供的直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的交流電輸出，后備式UPS也被稱為離線式UPS。后備式UPS電源的優(yōu)點(diǎn)是：運(yùn)行效率高、噪音低、價(jià)格相對(duì)便宜，主要適用于市電波動(dòng)小，對(duì)供電質(zhì)量要求低的場(chǎng)合，比較適合家庭使用。然而這種UPS的切換時(shí)間很短，一般介于2～10ms，而計(jì)算機(jī)本身的交換式電源供應(yīng)器在斷電時(shí)可維持10ms左右，所以個(gè)人計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一般不會(huì)因?yàn)檫@個(gè)切換時(shí)間而出現(xiàn)問(wèn)題。因此不適合用在關(guān)鍵性的，供電不能中斷的場(chǎng)所。后備式UPS一般只能持續(xù)供電幾分鐘到幾十分鐘，主要是讓您有時(shí)間備份數(shù)據(jù)，并盡快結(jié)束手頭工作，其價(jià)格也比較低，比如個(gè)人家庭用戶，就可配備小功率的后備式UPS。在線式UPS：這種UPS一直使其逆變器處于工作狀態(tài)，首先通過(guò)電路將外部交流電轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟姡偻ㄟ^(guò)高質(zhì)量的逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為高質(zhì)量的正弦波交流電輸出給計(jì)算機(jī)。在線式UPS在供電狀況下的主要功能是穩(wěn)壓及防止電波干擾。停電時(shí)則使用備用直流電源（蓄電池組）給逆變器供電。由于逆變器一直在工作，不存在切換時(shí)間問(wèn)題，因此適用于對(duì)電源有嚴(yán)格要求的場(chǎng)合。在線式UPS不同于后備式UPS，持續(xù)供電時(shí)間長(zhǎng)，一般為幾個(gè)小時(shí)，甚至十幾個(gè)小時(shí)。它的主要功能是讓您在停電的情況下仍可像平常一樣工作。顯然，由于其功能的特殊性，價(jià)格也明顯貴很多。比較適用于計(jì)算機(jī)、交通、銀行、證券、通信、醫(yī)療、工業(yè)控制等電源要求嚴(yán)格的行業(yè)。在線互動(dòng)式UPS：這是一種智能化的UPS，是指在市電正常輸入時(shí)，UPS的逆變器處于反向工作（即整流工作狀態(tài)），給電池組充電。在市電異常時(shí)逆變器立刻轉(zhuǎn)為逆變工作狀態(tài)，將電池組電能轉(zhuǎn)換為交流電輸出，同后備式UPS相比，在線互動(dòng)式UPS的保護(hù)功能較強(qiáng)，逆變器輸出電壓波形較好，一般為正弦波。具有較強(qiáng)的軟件功能，可以方便地上網(wǎng)進(jìn)行UPS的遠(yuǎn)程控制和智能化管理。29.變頻調(diào)速的優(yōu)點(diǎn)，交直交變頻器的構(gòu)成及工作原理，最常用控制方法變頻調(diào)速器優(yōu)點(diǎn)：1、能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速；2、啟動(dòng)電流小，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大；3、調(diào)速精度高；可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制；4、調(diào)速效率高；5、對(duì)于風(fēng)機(jī)泵類負(fù)載驅(qū)動(dòng)，降速運(yùn)行節(jié)能效果非常明顯。交直交變頻器的構(gòu)成及工作原理：由圖可知，變頻器由主電路（包括整流器、中間直流環(huán)節(jié)、逆變器）和控制回路組成。各部分的功能如下：1.整流器它的作用是把三相（或單相）交流電源整流成直流電。在SPWM變頻器中，大多采用全波整流電路。大多數(shù)中、小容量的變頻器中，整流器件采用不可控的整流二極管或者二極管模塊。2.逆變器它的作用與整流器相反，是將直流電逆變?yōu)殡妷汉皖l率可變的交流電，以實(shí)現(xiàn)交流電機(jī)變頻調(diào)速。逆變電路由開(kāi)關(guān)器件構(gòu)成，大多采用橋式電路，常稱逆變橋。在SPWM變頻器中，開(kāi)關(guān)器件接受控制電路中SPWM調(diào)制信號(hào)的控制，將直流電逆變成三相交流電。3.控制電路這部分電路由運(yùn)算電路、檢測(cè)電路、驅(qū)動(dòng)電路、保護(hù)電路等組成，一般均采用大規(guī)模集成電路。最常用控制方法：VVVF在電動(dòng)機(jī)調(diào)速的發(fā)展歷程中，經(jīng)歷了V/F控制，矢量控制，直接轉(zhuǎn)矩控制1)、壓頻比（V/f）控制：U/f=C的正弦脈寬調(diào)制(SPWM)控制方式：基于穩(wěn)態(tài)模型的開(kāi)環(huán)控制，響應(yīng)慢，精度差?。。。。。。?。其特點(diǎn)是:控制電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本較低，機(jī)械特性硬度也較好，能夠滿足一般傳動(dòng)的平滑調(diào)速要求，已在產(chǎn)業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。但是，這種控制方式在低頻時(shí)，由于輸出電壓較低，轉(zhuǎn)矩受定子電阻壓降的影響比較顯著，使輸出最大轉(zhuǎn)矩減小。另外，其機(jī)械特性終究沒(méi)有直流電動(dòng)機(jī)硬，動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)矩能力和靜態(tài)調(diào)速性能都還不盡如人意，且系統(tǒng)性能不高、控制曲線會(huì)隨負(fù)載的變化而變化，轉(zhuǎn)矩響應(yīng)慢、電機(jī)轉(zhuǎn)矩利用率不高，低速時(shí)因定子電阻和逆變器死區(qū)效應(yīng)的存在而性能下降，穩(wěn)定性變差等。因此，人們又研究出矢量控制變頻調(diào)速。2)、矢量控制(VC)方式矢量控制變頻調(diào)速的做法是將異步電動(dòng)機(jī)在三相坐標(biāo)系下的定子電流Ia、Ib、Ic、通過(guò)三相－二相變換，等效成兩相靜止坐標(biāo)系下的交流電流Ia1Ib1，再通過(guò)按轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)定向旋轉(zhuǎn)變換，等效成同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的直流電流Im1、It1(Im1相當(dāng)于直流電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流；It1相當(dāng)于與轉(zhuǎn)矩成正比的電樞電流)，然后模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制方法，求得直流電動(dòng)機(jī)的控制量，經(jīng)過(guò)相應(yīng)的坐標(biāo)反變換，實(shí)現(xiàn)對(duì)異步電動(dòng)機(jī)的控制。其實(shí)質(zhì)是：將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，分別對(duì)速度，磁場(chǎng)兩個(gè)分量進(jìn)行獨(dú)立控制。通過(guò)控制轉(zhuǎn)子磁鏈，然后分解定子電流而獲得轉(zhuǎn)矩和磁場(chǎng)兩個(gè)分量，經(jīng)坐標(biāo)變換，實(shí)現(xiàn)正交或解耦控制。矢量控制方法的提出具有劃時(shí)代的意義。然而在實(shí)際應(yīng)用中，由于轉(zhuǎn)子磁鏈難以準(zhǔn)確觀測(cè)，系統(tǒng)特性受電動(dòng)機(jī)參數(shù)的影響較大，且在等效直流電動(dòng)機(jī)控制過(guò)程中所用矢量旋轉(zhuǎn)變換較復(fù)雜，使得實(shí)際的控制效果難以達(dá)到理想分析的結(jié)果。4直接轉(zhuǎn)矩控制(DTC)方式1985年，德國(guó)魯爾大學(xué)的DePenbrock教授首次提出了直接轉(zhuǎn)矩控制變頻技術(shù)。該技術(shù)在很大程度上解決了上述矢量控制的不足，并以新穎的控制思想、簡(jiǎn)潔明了的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、優(yōu)良的動(dòng)靜態(tài)性能得到了迅速發(fā)展。目前，該技術(shù)已成功地應(yīng)用在電力機(jī)車牽引的大功率交流傳動(dòng)上。直接轉(zhuǎn)矩控制直接在定子坐標(biāo)系下分析交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型，控制電動(dòng)機(jī)的磁鏈和轉(zhuǎn)矩。它不需要將交流電動(dòng)機(jī)等效為直流電動(dòng)機(jī)，因而省去了矢量旋轉(zhuǎn)變換中的許多復(fù)雜計(jì)算；它不需要模仿直流電動(dòng)機(jī)的控制，也不需要為解耦而簡(jiǎn)化交流電動(dòng)機(jī)的數(shù)學(xué)模型。30.開(kāi)關(guān)電源的典型電路及各部分功能20世紀(jì)推動(dòng)開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的主要技術(shù)1)功率半導(dǎo)體器件；2)軟開(kāi)關(guān)技術(shù)；3)控制技術(shù)；4)有源功率因數(shù)校正技術(shù)；5)高頻磁元件；6)飽和電感的應(yīng)用；7)分布電源的需要；8)電源智能化技術(shù)；9)開(kāi)關(guān)電源的EMI與EMC；開(kāi)關(guān)電源的典型電路：反激變換器原理：31、光伏+儲(chǔ)能變換器光伏+儲(chǔ)能變換器:光伏電場(chǎng)接入儲(chǔ)能有兩種方式：直流側(cè)接入的方式：電池通過(guò)直流雙向BUCK(電池充電)/BOOST(電池放電)DC/DC變換器接入原光伏逆變器的直流側(cè)。優(yōu)點(diǎn)：該系統(tǒng)光伏+儲(chǔ)能共用并網(wǎng)逆變器，光伏發(fā)電陣列發(fā)出的電力在逆變器前端就與蓄電池進(jìn)行了自動(dòng)直流平衡，這種模式的主要特點(diǎn)是系統(tǒng)效率高，電站發(fā)電出力可由光伏電站內(nèi)部調(diào)度，可以達(dá)到無(wú)縫連接，輸出電能質(zhì)量好，輸出波動(dòng)非常小等，可大大提高光伏發(fā)電輸出的平滑、穩(wěn)定性和可調(diào)控性能。缺點(diǎn)：該系統(tǒng)中的光伏發(fā)電系統(tǒng)和蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)共享一個(gè)逆變器，但是由于蓄電池的充放電特性和光伏發(fā)電陣列的輸出特性差異較大，原系統(tǒng)中的光伏并網(wǎng)逆變器中的最大功率跟蹤系統(tǒng)(MPPT)是專門為了配合光伏輸出特性設(shè)計(jì)的，無(wú)法同時(shí)滿足儲(chǔ)能蓄電池的輸出特性曲線。因此，此類系統(tǒng)需要對(duì)原系統(tǒng)逆變器進(jìn)行改造或重新設(shè)計(jì)制造，不僅需要使逆變器能滿足光伏陣列的逆變要求，還需要增加對(duì)蓄電池組的充放電控制器，和蓄電池能量管理等功能。一般而言，該系統(tǒng)是單向輸出的，也就是說(shuō)該系統(tǒng)中的蓄電池是完全依靠光伏發(fā)電充電的，電網(wǎng)的電力是不能給蓄電池充電的。交流接入的方式：電池通過(guò)PWM整流(電池充電)/逆變(電池放電)變換器在光伏電站里面建多個(gè)分布式儲(chǔ)能系統(tǒng)或一個(gè)集中式的儲(chǔ)能電站。又分為：低壓側(cè)交流接入、高壓側(cè)交流接入二種。優(yōu)點(diǎn)：這種方式容量配置比較靈活，可以作為獨(dú)立的儲(chǔ)能電站參與電網(wǎng)的調(diào)度，可以參與電網(wǎng)輔助服務(wù)。缺點(diǎn)：作為一個(gè)獨(dú)立的電源接入電網(wǎng)，需要做電網(wǎng)接入手續(xù)，比較麻煩。另外，因?yàn)橥ㄟ^(guò)升壓，電能多級(jí)變換，成本較高；整個(gè)的效率比較低一些。3、直流側(cè)接入的方式工作原理：1、系統(tǒng)組成：本系統(tǒng)由光伏電池、BOOST升壓電路、逆變器、負(fù)載、雙向變換器、儲(chǔ)能裝置、控制器電路、開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路、輔助電源電路和保護(hù)電路組成(見(jiàn)圖1)。光伏電池產(chǎn)生的直流電：一方面送至主電路BOOST升壓電路側(cè)；另一方面送至輔助電源側(cè)以使得輔助電源產(chǎn)生控制電路、驅(qū)動(dòng)電路和各種保護(hù)電路所需的工作電壓光伏電池產(chǎn)生的直流電：通過(guò)BOOST升壓后，既可以向直流負(fù)載供電，也可以通過(guò)雙向變換器向儲(chǔ)能裝置供電;同時(shí)，儲(chǔ)能裝置也可以通過(guò)雙向變換器、直流母線向直流負(fù)載供電。2、能量在系統(tǒng)中的流動(dòng)控制：由當(dāng)前光伏板所發(fā)出的能量、能量存儲(chǔ)情況和負(fù)載情況三者共同決定：1)、當(dāng)光伏板的發(fā)電量超過(guò)負(fù)載需求時(shí)，同時(shí)進(jìn)行對(duì)負(fù)載供電和儲(chǔ)能裝置儲(chǔ)能;2)、當(dāng)光伏板發(fā)出的能量不能滿足負(fù)載需求時(shí)，儲(chǔ)能裝置開(kāi)始向負(fù)載供電。在系統(tǒng)的運(yùn)行中，當(dāng)光伏板發(fā)出的能量未達(dá)到飽和時(shí)通過(guò)BOOST升壓電路使用最大功率跟蹤算法(MPPT)保證光伏板輸出最大功率。3、雙向變換器：用于蓄電池充、放電。L，Q1，Q2構(gòu)成雙向變換器：見(jiàn)圖2．當(dāng)蓄電池充電時(shí)，雙向變換器工作在BUCK模式：開(kāi)關(guān)管Q2與Q1中的反并聯(lián)二極管以及L構(gòu)成基本的BUCK電路：對(duì)蓄電池進(jìn)行降壓充電，輸入能量；當(dāng)蓄電池放電時(shí)，雙向變換器工作在BOOST模式：開(kāi)關(guān)管Q1與Q2中的反并聯(lián)二極管以及L構(gòu)成基本的BOOST電路：蓄電池升壓后給直流電容充電，輸出能量。4、工作模式工作模式1:光伏板能量充足時(shí)，無(wú)需工作在最大功率點(diǎn)跟蹤模式，單向變換器用以穩(wěn)定直流母線電壓，若蓄電池電壓沒(méi)有達(dá)到過(guò)充電壓，則雙向變換器工作在BUCK模式，給蓄電池充電;若蓄電池已充滿電，則斷開(kāi)雙向變換器．見(jiàn)圖3．工作模式2:光伏板能量不充足時(shí)，單向變換器工作在最大功率點(diǎn)跟蹤模式，雙向變換器工作在BOOST模式，給直流母線提供穩(wěn)定電壓;當(dāng)光伏板不足以提供負(fù)載所需能量時(shí)，不足部分由蓄電池通過(guò)雙向變換器來(lái)補(bǔ)充．見(jiàn)圖4．工作模式3:光伏板能量不充足，且蓄電池的電壓低于過(guò)放電壓，沒(méi)有足夠的能量提供給負(fù)載時(shí)，暫時(shí)讓負(fù)載不工作；若光伏板可發(fā)出少量電能，則用于蓄電池充電；若光伏板無(wú)能量輸出，則整個(gè)系統(tǒng)停止工作;見(jiàn)圖5交流側(cè)接入的方式工作原理：配置在電源交流側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)也可以稱之為配置在交流側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，單元型交流側(cè)的儲(chǔ)能的模式如圖2所示，它采用單獨(dú)的充放電控制器和逆變器來(lái)給蓄電池充電或者逆變，這種方案實(shí)際上就是給現(xiàn)有光伏發(fā)電系統(tǒng)外掛一個(gè)儲(chǔ)能裝置，可在目前任何一種光伏電站甚至風(fēng)力發(fā)電站或其他發(fā)電站進(jìn)行升級(jí)安裝，形成站內(nèi)儲(chǔ)能系統(tǒng)，也可以根據(jù)電網(wǎng)需要建設(shè)成為完全獨(dú)立運(yùn)行的儲(chǔ)能電站，這種模式克服了直流側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)無(wú)法進(jìn)行多余電力統(tǒng)一調(diào)度的問(wèn)題，它的系統(tǒng)充電還是放電完全由智能化控制系統(tǒng)控制或受電網(wǎng)調(diào)度控制，它不僅可以集中全站內(nèi)的多余電力給儲(chǔ)能系統(tǒng)快速有效的充電，甚至可以調(diào)度站外電網(wǎng)的廉價(jià)低谷多余電力，使得系統(tǒng)運(yùn)行更加方便和有效。配置在交流低壓的側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)：配置在交流電源高壓側(cè)的儲(chǔ)能系統(tǒng)：32、LC、LLC、LCC諧振變換器的共同點(diǎn)及區(qū)別33、三相交流系統(tǒng)的坐標(biāo)變換原理及應(yīng)用場(chǎng)合CLARKE變換(三相-二相)CLARKE變換(三相-二相)(靜止坐標(biāo)-旋轉(zhuǎn)坐標(biāo))(向量的模和相角)交流控制同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系靜止αβ坐標(biāo)系同步旋轉(zhuǎn)dq靜止αβ坐標(biāo)系靜止abc坐標(biāo)系(向量的?？刂疲?直流控制PARK變換應(yīng)用場(chǎng)合：三相交流電源：三相變頻調(diào)速的矢量控制：新能源及儲(chǔ)能并網(wǎng)控制：輕型直流輸電控制。34、并網(wǎng)整流/逆變器的原理及應(yīng)用場(chǎng)合并網(wǎng)逆變器的主回路及控制原理：用于abc/dq用于abc/dq變換及其反變換應(yīng)用場(chǎng)合：光伏發(fā)電并網(wǎng)、風(fēng)力發(fā)電并網(wǎng)、儲(chǔ)能并網(wǎng)、輕型直流輸電等。35、并網(wǎng)逆變器的控制原理功率下控制：虛擬同步發(fā)電機(jī)VSG控制：附錄：1、理解坐標(biāo)變換0前言矢量控制當(dāng)中，理論上比較困難的應(yīng)該就是SVPWM和坐標(biāo)變換兩點(diǎn)，這次我就想把坐標(biāo)變換再詳細(xì)的說(shuō)一說(shuō)。首先會(huì)闡明坐標(biāo)變換是什么以及為何常見(jiàn)形式是矩陣表示。然后拋開(kāi)矩陣用復(fù)數(shù)推導(dǎo)電壓方程，最后結(jié)合正在進(jìn)行的課題提出問(wèn)題檢驗(yàn)理解程度。另外聲明：本文適合已經(jīng)學(xué)過(guò)矢量控制與坐標(biāo)變換，但尚有存疑者。如之前未有了解相關(guān)方面的知識(shí)，本文敘述恐難全面。1坐標(biāo)與變換坐標(biāo)是什么？某種意義上來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)平面內(nèi)的不相關(guān)的基向量。變換是？變換可以是平移，伸縮，旋轉(zhuǎn)。而學(xué)過(guò)線性代數(shù)的同學(xué)一定都知道，矩陣在幾何上的意義也即是變換或者說(shuō)是運(yùn)動(dòng)。我在書上曾見(jiàn)下圖，總結(jié)的算是直觀，完整，我貼出一部分來(lái)。由此，便感覺(jué)到將坐標(biāo)變換用矩陣來(lái)表示，是矩陣的天然屬性了吧另外一個(gè)原因，矩陣的表示可以使得我們?cè)谟?jì)算機(jī)中的計(jì)算十分方便，這也是普遍使用矩陣表示坐標(biāo)變換的一個(gè)原因。2如何表示坐標(biāo)變換后的向量已經(jīng)說(shuō)到，變換用矩陣表示，是矩陣生而就有的優(yōu)勢(shì)，但今天我打算不用矩陣來(lái)說(shuō)明這個(gè)變換問(wèn)題，會(huì)更容易讓人接受。好了，拉伸我們一看就懂，一言即明。那我們談?wù)勑D(zhuǎn)吧對(duì)于一個(gè)向量a,要將它順時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度，旋轉(zhuǎn)變換后的向量即可表示為aejθ這個(gè)你要是不懂，請(qǐng)自行百度或者維基，或者暫時(shí)選擇這么相信我，給予我一絲的信任。我們按照之前的思路類比，dq坐標(biāo)系相對(duì)于αβ坐標(biāo)系順時(shí)針旋轉(zhuǎn)了90度，所以同樣的向量s此時(shí)在dq坐標(biāo)系下的表示應(yīng)該得要逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)90度了吧，就得是乘以e-jθ了吧。事情越來(lái)越接近我們的目標(biāo)了，也就是說(shuō)，在原來(lái)的靜止坐標(biāo)系下的任何向量，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換以后，它在dq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下的表示，都應(yīng)該乘以一個(gè)e-jθ

，而這個(gè)θ就是PMSM的轉(zhuǎn)子位置角。由此可見(jiàn)PMSM中的轉(zhuǎn)子位置角的檢測(cè)對(duì)于電機(jī)控制的重要性了。3永磁同步電機(jī)電磁方程式的推導(dǎo)先貼上的我的推導(dǎo)手稿，字是差了一丟丟，但是還是可以看清楚的，這里就將靜止坐標(biāo)系下的定子電壓方程變換到了dq坐標(biāo)系下了。而dq的旋轉(zhuǎn)速度與轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度一致，因此電壓矢量在dq坐標(biāo)系下是一個(gè)靜止的矢量，將其正交分解至dq是一個(gè)定值。4如何應(yīng)對(duì)矢量控制中的矩陣？當(dāng)我們看完這篇文章，你對(duì)坐標(biāo)變換這個(gè)事情已經(jīng)堅(jiān)信不疑，那么你再看別的坐標(biāo)分析的文章的時(shí)候，完全可以無(wú)視那些矩陣了，就只需要知道：經(jīng)過(guò)了矩陣以后，在abc上的分量等價(jià)轉(zhuǎn)換到了dq上，而且原來(lái)在abc上旋轉(zhuǎn)的量在dq上是定值，就是因?yàn)樽鴺?biāo)系的旋轉(zhuǎn)問(wèn)題。而矩陣你是不用管的，只要在變換的時(shí)候角度選擇正確就行，這個(gè)角度的選擇通過(guò)本文一定也已經(jīng)可以理解透徹了。就是坐標(biāo)系變換的角度。2、直流耦合與交流耦合儲(chǔ)能系統(tǒng)的兩種技術(shù)路線差別究竟在哪？HYPERLINK北極星儲(chǔ)能網(wǎng)訊:近年來(lái),光伏發(fā)電技術(shù)飛猛