架裝電源

安裝在通信設備機架內或電路板上的換流裝置。主要指直流換流器，分為小型開關型整流器和逆變器。

中文名稱	架裝電源
英文名稱	rack-mounted power unit
定　　義	安裝在通信設備機架內或電路板上的換流裝置。主要指直流換流器，或小型開關型整流器和逆變器。
套用學科	通信科技（一級學科），通信電源（二級學科）

基本介紹

• 中文名：架裝電源
• 外文名：rack-mounted power unit
• 套用學科：通信科技，通信電源
• 分類：整流器和逆變器

PWM整流器

自20世紀90年代以來，PWM整流器一直是學術界關注和研究的熱點。

經過幾十年的研究與發展，PWM整流器技術己經日趨成熟。主電路已從早期半控型器件橋路發展到如今的全控型器件橋路;主電路拓撲從單相、三相電路發展到多相組合及多電平結構;PWM開關控制已由單純的硬開關調製發展到軟開關調製;功率等級也已從千瓦級發展到兆瓦級。

在中大功率場合特別是需要能量雙向流動的場合中，PWM整流電路具有非常廣汪的套用前景。IGBT等新型電力半導體開關器件的出現和PWM控制技術的發展，極大的促進了PWM整流電路的發展，電壓型、電流型這兩種主電路拓撲在工業領域都取得了成功的套用。

目前，PWM整流器的研究主要集中在以下幾個方面：

1.主電路拓撲結構研究

就PWM整流器拓撲結構而言，可分為電流型和電壓型兩大類，其中電壓型PWM整流器套用較廣。對於不同的功率等級以及不同的用途，整流器拓撲結構研究的側重點不同。在小功率場合，PWM整流器拓撲結構的研究集中在減少功率開關和改進直流輸出性能上。對於大功率PWM整流器，其拓撲結構的研究主要集中在多電平、變流器組合以及軟開關技術上，也有針對特定問題對基本拓撲結構作改進的研究。

按照對輸出波形的改善方式，可分為兩電平PWM整流器、多重疊加PWM整流器、多電平PWM整流器。兩電平電路拓撲結構比較簡單，但為了獲得大功率只能依靠器件的串並聯來實現，這將會帶來開關器件的靜態均壓、動態均壓、均流等一系列問題，電路可靠性不高，且由於輸出只有兩個電平，電壓波動大，諧波含量高，電磁干擾問題嚴重。為避免上述問題，對電路拓撲進行改造，使得在當前開關器件的耐壓水平下獲得更高的電壓輸出，提出了多電平電路拓撲。1977年，德國學者Holtz最早提出了一種形式的三電平電路，後來由日本學者A. Nabae加以發展，於20世紀80年代提出了二極體箱位三電平逆變方案，並逐漸套用到整流領域。隨後出現了各種不同的主電路結構，如電容箱位PWM整流器、開關管箱位PWM整流器以及級聯型PWM整流器等。PWM整流器的多重化技術就是將正弦脈寬調製技術與整流器的多重化相結合，通過變壓器藕合的方式將多個相同結構的整流單元按串聯或並聯的方式組合，然後利用PWM技術中的波形生成方式和多重化技術中的移相疊加得到階梯波，改善輸出波形，而且重數越多，對波形的改善效果越好。

2.電壓型PWM整流器的電流控制

為了使電壓型PWM整流器網側呈現受控電流源特性，其網側電流控制策略的研究顯得十分重要。主要分為兩類:一類是由J. W. Dixonh和B.T. 0o i提出的間接電流控制策略，實際上就是所謂的“幅相電流控制”，即通過控制整流器的輸入端電壓，使其和網側電壓保持一定的幅值和相位，進而間接控制其網側電流。該控制比較簡單，一般無需電流反饋控制，但是網側電流的動態回響慢，對系統參數變化靈敏，動態過程中電流存在直流偏置，因而常用於對動態回響要求不高且控制結構要求簡單的場合，己逐步被直接電流控制策略取代。直接電流控制以快速電流反饋控制為特徵，可以獲得較高品質的電流回響，成為現在研究的熱點，先後出現了不同的控制方案，主要包括以快速電流跟蹤為特徵的滯環電流控制，以及以固定開關頻率為特徵，採用三角波調製方式的瞬態電流控制和預測電流控制等。為了提高電壓利用率並減少諧波，基於空間矢量的PWM控制在電壓型PWM整流器中取得了廣泛的套用。目前，電壓型PWM整流器網側電流控制有將固定開關頻率、滯環及空間矢量控制相結合的趨勢，以使其在大功率有源濾波等需要快速電流回響場合獲得優越的性能。

逆變器

電壓型和電流型逆變器拓撲介紹

現今的DC/AC的功率變換技術基於兩種傳統的逆變器拓撲:電壓源逆變器和電流源逆變器。

電壓源逆變器輸入直流電壓而輸出交流電壓，根據套用場合的不同，輸出電壓的幅值和頻率可以恆定或變化。實際上，電壓源逆變器也可以稱為電壓源變流器，因為同一個電路也可以作為整流器工作。就像我們比較熟知的相控式變流器一樣。電壓源逆變器必須具有恆定的輸入電壓源，也就是說它的戴維南等效阻抗應當是理想的為0。如果電源電壓不夠恆定，可以在輸入側接入一個大的電容器。直流電壓可以恆定或可變，可以由電網或旋轉交流電機經過整流器和濾波器而得到，也可以由蓄電池，燃料電池或光伏電池組得到。逆變器的輸出電壓可以是三相或多相，可以是方波，正弦波，PWM波，階梯波，或者準方波。

電壓源逆變器套用廣泛，它們的部分套用如下:

1.交流電動機驅動;

2.交流不停電電源(UPS):

3.感應加熱;

4.電池，光伏電池組或燃料電池構成的分散式交流電源;

5.靜態無功發生器(SVG)或補償器(SVC);

6.有源濾波(APF ) ;

在電壓源逆變器中，由於輸入直流電壓的緣故，功率半導體器件總是保持正向偏置，因此套用自控型正嚮導通或非對稱阻斷器件，如GTO, BJT, IGBT, POWER MOSFET和IGCT是合適的。過去強制切換晶閘管變流器曾經得到套用，現在它們己經基本被淘汰。為了使逆變器開關具有自由的反向電流，往往在自關斷器件上反並聯一個續流二極體。

對於電流源逆變器來說，同一個電路既可工作在逆變狀態，也可以工作在整流狀態。電流饋電或電流源逆變器(CFI或者CSI)，如它的名稱所表述，輸入側需要一個恆定的電流(理想的情況是具有無窮大的戴維南阻抗)，這與電壓源的情況正好相反，後者的輸入側是恆定的電壓，其理想的情況是戴維南阻抗為O。

在電流源逆變器中，功率半導體器件必須承受反向電壓，因此標準的非對稱電壓阻斷器件，如POWER MOSFET, BJT, IGBT, MCT，和IGCT是不能使用的。應當採用對稱的電壓阻斷GTO和晶閘管器件。當然，也可以採用正向阻斷器件串聯二極體。可以看出，電流源逆變器其實是電壓源逆變器的對偶電路。

電流源逆變器通常套用在以下的領域:

1.大功率感應電機和同步電機的速度控制;

2.繞線磁極式同步電動機的變頻啟動;

3.高頻感應加熱;

4.超導磁能存儲(SMES);

5.直流電動機傳動;

6.靜態無功補償器;

7.有源電力濾波;