pwm整流电路及其控制方法

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1、PWM整流电路及其控制方法Ø实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流Ø晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，且谐波分量大，因此功率因数很低Ø二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流谐波很大，所以功率因数也很低Ø把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路可使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，也称单位功率因数变流器，或高功率因数整流器6.4.1PWM整流电路的工作原理PWM整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多1．单相PWM整流电路图6-28a和b分

2、别为单相半桥和全桥PWM整流电路半桥电路直流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源连接全桥电路直流侧电容只要一个就可以交流侧电感Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的图6-28单相PWM整流电路a)单相半桥电路b)单相全桥电路Ø单相全桥PWM整流电路的工作原理正弦信号波和三角波相比较的方法对V1~V4进行SPWM控制，就可在交流输入端AB产生SPWM波uABuAB中含有和信号波同频率且幅值成比例的基波、和载波有关的高频谐波，不含低次谐波由于Ls的滤波作用，谐波电压只使is产生很小的脉动当信号波

3、频率和电源频率相同时，is也为与电源频率相同的正弦波us一定时，is幅值和相位仅由uAB中基波uABf的幅值及其与us的相位差决定改变uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90°，或is与us相位差为所需角度Ø相量图（图6-29）a：滞后相角d，和同相，整流状态，功率因数为1，PWM整流电路最基本的工作状态b：超前相角d，和反相，逆变状态，说明PWM整流电路可实现能量正反两方向流动，这一特点对于需再生制动的交流电动机调速系统很重要c：滞后相角d，超前90°，电路向交流电源送出无功功率，这时称为静止无功

4、功率发送器（StaticVarGenerator—SVG）d：通过对幅值和相位的控制，可以使比超前或滞后任一角度j图6-29PWM整流电路的运行方式相量图a)整流运行b)逆变运行c)无功补偿运行d)超前角为Ø对单相全桥PWM整流电路工作原理的进一步说明整流状态下us>0时，（V2、VD4、VD1、Ls）和（V3、VD1、VD4、Ls）分别组成两个升压斩波电路，以（V2、VD4、VD1、Ls）为例V2通时，us通过V2、VD4向Ls储能V2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向C充电us<0时，（V1、VD3、VD2、Ls）

5、和（V4、VD2、VD3、Ls）分别组成两个升压斩波电路由于是按升压斩波电路工作，如控制不当，直流侧电容电压可能比交流电压峰值高出许多倍，对器件形成威胁另一方面，如直流侧电压过低，例如低于us的峰值，则uAB中就得不到图6-29a中所需的足够高的基波电压幅值，或uAB中含有较大的低次谐波，这样就不能按需要控制is，is波形会畸变可见，电压型PWM整流电路是升压型整流电路，其输出直流电压可从交流电源电压峰值附近向高调节，如要向低调节就会使性能恶化，以至不能工作。2．三相PWM整流电路图6-30，三相桥式PWM整流电路，最基本的

6、PWM整流电路之一，应用最广工作原理和前述的单相全桥电路相似，只是从单相扩展到三相进行SPWM控制，在交流输入端A、B和C可得SPWM电压，按图6-29a的相量图控制，可使ia、ib、ic为正弦波且和电压同相且功率因数近似为1和单相相同，该电路也可工作在逆变运行状态及图c或d的状态图6-30三相桥式PWM整流电路6.4.2PWM整流电路的控制方法Ø有多种控制方法，根据有没有引入电流反馈可分为两种没有引入交流电流反馈的——间接电流控制引入交流电流反馈的——直接电流控制1．间接电流控制间接电流控制也称为相位和幅值控制按图6-29

7、a（逆变时为图6-29b）的相量关系来控制整流桥交流输入端电压，使得输入电流和电压同相位，从而得到功率因数为1的控制效果图6-31，间接电流控制的系统结构图图中的PWM整流电路为图6-30的三相桥式电路控制系统的闭环是整流器直流侧电压控制环Ø控制原理和实际直流电压ud比较后送入PI调节器，PI调节器的输出为一直流电流信号id，id的大小和交流输入电流幅值成正比稳态时，ud=，PI调节器输入为零，PI调节器的输出id和负载电流大小对应，也和交流输入电流幅值对应负载电流增大时，C放电而使ud下降，PI的输入端正偏差，使其输出id

8、增大，进而使交流输入电流增大，也使ud回升。达到新的稳态时，ud和相等，id为新的较大的值，与较大的负载电流和较大的交流输入电流对应负载电流减小时，调节过程和上述过程相反Ø从整流运行向逆变运行转换首先负载电流反向而向C充电，ud抬高，PI调节器负偏差，id减小后变为负值，使交流输入电流相位