第2章　电源变换与控制技术

2.1　常用的电源变换系统

在现代电源应用中，电力电子技术起到承上启下的作用。发电厂生产出来的电能通常是通过高压传输的，因此需要经过变电所将其变换成标准的交流电压。由于不同负载对电源的要求不同，很多负载要求的电源都需要加以变换才能应用，因此电力变换技术在实际电力应用中起到重要作用。在实际电力变换过程中，需要用电力电子器件构成电源变换电路来实现不同电源直接的转换。

在信息时代，各行各业都在迅猛发展，它们在发展的同时对电源变换技术提出了更多更高的要求，如节约能源、提高效率、减小体积、减轻重量、防止污染、改善环境、运行可靠、使用安全等。当前在电源变换技术领域，占主导地位的有各种线性稳压电源、AC-DC开关电源、DC-DC开关电源、交流变频调速电源、电解电镀电源、高频逆变式直流焊接电源、中高频感应加热电源、大功率高频高压直流稳压电源、绿色照明电源、不间断电源（UPS）、风光互补型电源等。

电源变换系统的结构根据供电电源和用电设备的不同可分为以下几种类型。

①AC-DC变换系统：这种系统的供电电源是交流电源，用电设备是直流电。此系统目前主要采用常规的二极管整流或晶闸管可控整流技术。近年来研究的高频PWM整流电路可提高功率因数，但输出直流电压高于交流电压的峰值近两倍，而且控制复杂，给实际应用带来了一定困难。二极管整流加功率因数校正电路，同样可提高功率因数，也有输出直流电压高的问题。单相小功率电路得到了实际应用，三相大功率电路还处于应用研究阶段。

②DC-DC变换系统：这种系统的供电电源是固定电压的直流电源，用电设备要求电压可变，或者另一种电压等级。这种供电电源一般是蓄电池，变换电路根据用电设备的要求采用降压型或升压型DC-DC变换电路。降压型可采用Buck直流斩波电路，升压型可采用Boost直流斩波电路，也可采用软开关DC-DC变换电路。

③DC-AC变换系统：这种系统的供电电源是固定电压的直流电源，用电设备是交流电。这种供电电源一般是蓄电池，用电设备是工频交流电，一般用于不间断电源中。DC-AC变换一般采用全桥逆变电路，正弦波脉宽调制，输出加LC滤波电路，在负载上得到正弦电压。

④AC-DC-AC变换系统：这种系统的供电电源是交流电源，用电设备是某一频率范围的交流电。这种变换系统供电电源是电网，AC-DC变换主要采用常规的二极管整流电路，DC-AC变换一般采用全桥逆变电路，功率调节在逆变电路中实现，主要有脉宽调制方式、移相脉宽调制方式、负载谐振调频调功等，并将软开关技术应用到逆变过程中。

⑤DC-AC-DC变换系统：这种系统的供电电源是固定电压的直流电源，用电设备要求电压可变，或者另一种电压等级。这种系统和DC-DC变换的主要区别是通过插入AC环节，加入高频变压器隔离，使输入与输出之间有更大的电压变化范围，并使输入和输出电压之间完全隔离。这种变换电路有半桥式、全桥移相变换式、正激式、反激式、推挽式等。

此外，还有复杂的AC-DC-AC-DC变换系统、AC-DC-DC-AC变换系统。