大工16春《电源技术》大作业.doc

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1、大连理工大学电源技术大作业姓名：学号：学习中心：奥鹏远程教育青岛学习中心（直属）[25]VIP题目四：三相PWM整流电路分析总则：围绕三相PWM整流电路，介绍其工作原理，并简述其在实际中的应用。撰写要求：（1）介绍PWM整流电路的分类。（2）介绍三相PWM整流电路的工作原理。（3）简述三相PWM整流电路在实际中的应用。（4）学习心得三相PWM整流电路分析1.PWM整流电路的分类按输出滤波方式分为：电压型和电流型；电流型PWM整流器输出端采用串联滤波电感以维持输出电流低纹波，具有近似电流源的特性。电流型PWM整流器又称为B

2、uck型整流器，如图所示。交流侧由L,C组成二阶低通滤波器，以滤除交流侧电流中的开关谐波;直流侧接大电感，使直流侧电流近似为平滑的直流。开关器件由可控器件与二极管串联组成扩以提高器件的反向阻断能力。与电压型PWM整流器相似，电流型PWM整流器具有四象限运行的能力。电流型PWM整流器结构图：电压型PWM整流器是以输出端并联滤波电容以维持输出电压低纹波，具有近似电压源的特性。由于其电路结构简单，便于控制，响应速度快，目前研究及实际应用较多的是电压型电路。2.三相PWM整流电路的工作原理PWM整流器与以往的整流器相比，具有以下

3、的优良性能：(1)网侧电流为正弦波；(2)网侧功率因数可控制(如单位功率因数控制)；(3)电能双向传输：(4)较快的动态控制响应。由于PWM整流器电能可双向传输，当PWM整流器从电网吸收电能时，其运行于整流工作状态；而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变状态。所谓单位功率因数是指：当PWM运行于整流状态时，网侧电压、电流同相位(正阻特性)；当PWM运行于有源逆变状态时，其网侧电压、电流反相位(负阻特性)。进一步研究表明，由于PWM整流器其网侧电流及功率因数均可控制，因而可被推广应用于有源电力滤波及无功补偿等其

4、它一些非整流器应用场合。由此可见，PWM整流器实际上是一个其交、直流侧可控，可以在四象限运行的变流装置。图1-1为PWM整流器模型电路，该电路由交流回路、功率开关桥路以及直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势以及网侧电感等，直流回路包括负载电阻及负载电动势等；功率开关管整流电路可由电压型或电流型整流电路组成。图1-1PWM整流器模型电路图将普通整流电路中的二极管或晶闸管换成IGBT或MOSFET等自关断器件，并将SPWM技术应用于整流电路，这就形成了PWM整流电路。通过对PWM整流电路的适当控制，不仅可以使输入电流非常

5、接近正弦波，而且还可以使输入电流和电压同相位，功率PWM整流电路由于需要较大的直流储能电感以及交流侧LC滤波环节所导致的电流畸变、振荡等问题，使其结构和控制复杂化，从而制约了它的应用和研究。相比之下，电压型PWM整流电路以其结构简单，较低的损耗等优点，电压型PWM整流电路的成功应用更现实故选择电压型PWM整流电路进行研究。图1-4PWM整流电路两种运行方式向量图a）整流运行b）逆变运行图1-5三相PWM整流电路三相PWM整流电路主要结构如图所示，其工作原理和单相PWM整流电路类似。通过对电路进行SPWM控制，就可以在桥的

6、交流输入端ABC产生一个正弦调制PWM波，，。，对各相电压按图1-4a)的向量图进行控制，就可使各相电流，，为正弦波且和电压相位相同，功率因数为1。3.三相PWM整流电路在实际中的应用目前在PWM整流器中得到广泛应用的电力电子器件主要有如下几种：3.1门极可关断晶闸管(GTO)GTO是最早的大功率自关断器件，是目前承受电压最高和流过电流最大的全控型器件。它能由门极控制导通和关断，具有通过电流大、管压降低、导通损耗小，dv/dt耐量高等优点，目前已达6KV/6KA的应用水平，在大功率的场合应用较多。但是GTO的缺点也很明显

7、，驱动电路复杂并且驱动功率大，导致关断时间长，限制了器件的开关频率；关断过程中的集肤效应容易导致局部过热，严重情况下使器件失效；为了限制dv/dt，需要复杂的缓冲电路，这些都限制了GTO在各个领域的应用，现在GTO主要应用在中、大功率场合。3.2电力晶体管（GTR）电力场效应管又称为巨型晶体管，是一种耐高压、大电流的双极结型晶体管，该器件与GTO一样都是电流控制型器件，因而所需驱动功率较大，但其开关频率要高于GTO，因而自20世纪80年代以来，主要应用于中小功率的变频器或UPS电源等场合。目前其地位大多被绝缘栅双极晶体管

8、(IGBT)和电力场效应管（PowerMOSFET）所取代。3.3电力场效应管（PowerMOSFET）电力场效应管是用栅极电压来控制漏极电流的，属于电压控制型器件，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。另外PowerMOSFET的热稳定性优于GTR。但是P