PWM整流器分类介绍

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PWM整流电路概述

PWM整流电路概述

PWM整流电路概述1 引言在电力系统中,电压和电流应是完好的正弦波。

但是在实际的电力系统中,由于非线性负载的影响,实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变,给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题,因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。

随着电力电子技术的迅速发展,各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛,大量的非线性负载被引入电网,导致了日趋严重的谐波污染。

电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式,引起网侧电流、电压波形的严重畸变。

目前,随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高,各种新型电力电子变流装置不断涌现,特别是用于交流电机调速传动的变频器性能的逐步完善,为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景。

相关资料表明,电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10%的速度递增,同时,由这类装置所产生的高次谐波约占总谐波源的70%以上。

在我国,当前主要的谐波源主要是一些整流设备,如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。

传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式,采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流,造成电网的谐波污染,而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。

采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低,因换流引起电网电压波形畸变等缺点。

这些整流器从电网汲取电流的非线性特征,给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。

为了抑制电力电子装置产生的谐波,其中的一种方法就是对整流器本身进行改进,使其尽量不产生谐波,且电流和电压同相位。

这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。

高功率因数变流器主要采用PWM整流技术,一般需要使用自关断器件。

对电流型整流器,可直接对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制,使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形,从而得到接近1的功率因数。

PWM整流器分类介绍

PWM整流器分类介绍

工作原理:
• 在系统瞬时功率不变的前提下,将三相静止坐标系下 的整流桥相电压变换到两相静止坐标系下(即3/2变 换),用一个模为2Uo/3的空间电压矢量在复平面上表 示出来。 • 由于三相VSR开关是双电平控制,电压矢量只有2*2*2 = 8种,其中Uo (0 ,0,0)、U7 (1, 1,1) 为零矢量, 其余6个非零矢量对称均匀分布在复平面上。在每个开 关周期中对任何给定空间电压矢量U均可用相邻两个有 效开关矢量和零矢量来等效。 • 在一个载波周期内,开关管的导通总是以零矢量开始 并以零矢量结束。

因此,为了实现整流器输出直流电流的恒定和输入端 接近单位功率因数,三相电流型PWM整流器的控制实际 上是一个双环控制系统。
• 外环是直流电流控制环,其目的一般是保持 的恒定。 在直流电流环中,采样的直流电流与给定值进行比较, 产生的误差经过PI调节后,输出作为整流器的网侧电 流峰值指令, ,将 与同步信号(单位幅值正弦波) 相乘,作为网侧电流指令信号 ,由 及 组成交流 电流控制环,其目的是要求网侧电流 跟踪给定电 流 ,也即实现了网侧电流对网侧电压的相位跟踪。
• 不知之处: • 由于需要较大的直流储能电感,以及交流侧LC滤波环节所 致的电流畸变、振荡等问题,使其电路结构和控制相对复 杂,从而制约了电流型电路的应用和研究。
• 电流型PWM整流器结构图:
电压型PWM整流器
• 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。
• (5)谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而 使谐波放大,谐波引起的危害倍增,甚至引起严重事故;
• 提高功率因数、抑制和消除谐波已成为电力电子技术中的 重大课题,其中PWM整流器现在已经成为大家关注的焦点。

pwm整流电路工作原理

pwm整流电路工作原理

pwm整流电路工作原理一、前言PWM整流电路是一种常见的电路,它主要用于将交流电转换为直流电。

本文将详细介绍PWM整流电路的工作原理。

二、PWM技术简介PWM技术是指通过改变信号的占空比来控制电源输出的一种技术。

在PWM技术中,周期保持不变,而占空比则可以根据需要进行调节。

当占空比为0时,输出为0;当占空比为100%时,输出为最大值。

三、PWM整流电路基本结构PWM整流电路包括三个部分:输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器。

其中输入滤波器用于平滑交流输入信号;PWM调制器用于控制直流输出信号的大小;输出滤波器用于平滑直流输出信号。

四、输入滤波器输入滤波器主要由一个电容和一个电感组成。

它的作用是平滑交流输入信号,并减小噪声干扰。

当交流输入信号经过输入滤波器后,会变成一个近似直流的信号。

五、PWM调制器PWM调制器主要由一个比较器和一个三角形波发生器组成。

它的作用是根据需要改变直流输出信号的大小。

当三角形波发生器的输出电压高于比较器输入信号时,输出为高电平;当三角形波发生器的输出电压低于比较器输入信号时,输出为低电平。

通过改变三角形波发生器的频率和占空比,可以控制直流输出信号的大小。

六、输出滤波器输出滤波器主要由一个电容和一个电感组成。

它的作用是平滑直流输出信号,并减小噪声干扰。

当直流输出信号经过输出滤波器后,会变得更加平稳。

七、工作原理PWM整流电路的工作原理如下:1. 输入滤波器将交流输入信号平滑成近似直流的信号。

2. PWM调制器根据需要改变直流输出信号的大小。

3. 输出滤波器将直流输出信号平滑,并减小噪声干扰。

4. 最终得到符合要求的直流电源。

八、总结本文详细介绍了PWM整流电路的工作原理。

通过对输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器等部分进行分析,我们可以更好地理解PWM整流电路是如何将交流电转换为直流电的。

PWM整流器是什么?及PWM整流器控制原理

PWM整流器是什么?及PWM整流器控制原理

PWM整流器是什么?及PWM整流器控制原理电子元器件是推动国民经济发展的重要因素之一,然而在这个电子科技技术日新月异的时代,消费者对电子类的产品需求更是呈现出的多元化发展趋势,同时产品对电子元器件的性能有了更高的要求。

而作为被广泛应用的PWM整流器也不例外。

那么什么是PWM整流器?及PWM整流器控制原理是什么?华强北IC代购网为你一一解答。

PWM整流器是什么随着功率半导体开关器件技术的进步,电力电子变流装置得到飞速的发展,从而衍生出了以脉宽调制(PWM)为基础的各类变流装置,例如变频器、逆变电源、高频开关电源等。

经过几十年的研究与发展,PWM整流器技术已日趋成熟。

根据其能量是否可双向流动从而派生出可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器;而其拓扑结构从最初的单向、三相电路发展到多相组合以及多电平拓扑电路;在控制开关方面,软开关调制逐渐开始代替单纯的硬开关调制;其功率等级从千瓦级发展到兆瓦级。

PWM整流器基本控制原理PWM整流器的控制目标有两个:一是使直流侧输出电压稳定;二是使交流侧输入功率因数为1或可控。

为了方便大家查阅,华强北IC代购网对PWM整流器基本控制原理归纳出以下几点:1、直接电流控制依据PWM整流器的动态方程,直接电流可对瞬时电流的波形进行高精度的控制,具有很好的动态性能,并且能够有效的防止过载和实现过流保护。

另一方面,直接电流控制对PWM整流器的控制都是采用双向闭环控制,通过直流母线电压的调节得到交流电流的电值,从而达到减小误差和产生调制的作用。

优点:良好的动态性能、高精度、低误差。

2、间接电流控制间接电流控制也成为幅相控制,通过控制整流桥交流侧击波电压的幅度值达到控制输入PWM整流器电流的目的。

与直接电流控制不一样,间接电流控制是通过开环实现对输入电流进行控制。

优点:成本低、结构简单;缺点:较大电流超调、电流震荡剧烈。

3、预测电流控制预测电流控制其本质就是采用模型误差反馈校正,根据PWM整流器实际电流的误差和电路参数等信息,计算出合适的电压矢量。

PWM整流器解析

PWM整流器解析

sin( t )
sin( t - 2 /3) sin( t - 4 /3)
ia(t) ib(t) ic(t)
PWM整流器
合肥工业大学 黄海宏
电力电子技术 PWM整流电路基本特征
➢能量可双向流动 ➢直流侧电压稳压 ➢功率因数可控
电力电子技术
桥式PWM整流电路
I
I
E1
E2
R
E1
E2
R
两直流电源相连电能传递情况
a)
b)
➢图a中E1>E2,I
E1
E2 R
电流从E1流向E2。
➢E1发出功率P1=E1*I,E2接受功率P2=E2*I,电阻消耗的功率为PR=(E1E2)*I。
VT3
VT4
VD3
VD 4
VD3
VD4
电力电子技术
三相三线制APF
ia
iLa
A
+
ib
iLb
L
B
ic
iLc
R
C
-
icf ibf iaf
IPM Cdc
电力电子技术
三相三线制APF
u*d + ud -
PI
id* multiplier
iLa, Lb,Lc
-
i*a,b,c
ia,b,c - PI
+
+
sin(t - 2k /3) (k=0,1,2)
· UL ·
UR
·
· Is
UAB d
· Us
b)
·
Is
·
j Us
·d UAB
· UL · UR
· UL
· UR
Ia功s:和率U因AU数滞B同s 为后相1,。相整UP角流Ws d状M,态整,流

脉冲整流器的原理及分类

脉冲整流器的原理及分类
5-8
第五章 • 基本能量关系(网压 uN (t) 为正半波时)
5-9
第五章 • 基本能量关系(网压 uN (t) 为正半波时)(续)
5-10
第五章 – 不同工况时 uS、uN 和 iN 波形分析
• (a) 牵引
5-11
• (b) 理想空载 • (c) 再生
第五章
5-12
• 半导体器件中的电流波形
第五章
第五章 脉冲整流电路
5-1
第五章
5.5 脉冲整流器的原理及分类
• 概述 – 四象限变流器 – 减少电网污染 – 节约能源
5-2
• 基本原理 理想情况下:
第五章
5-3
• 分类 – 电压型脉冲整流器
• 输出电压恒定 ud (t) = Ud ,且Ud
• 输出电流
第五章
UN
• 基本结构
5-4
– 电流型脉冲整流器
第五章
5-19
– 对应原理图的波形图
第五章
• 电流型和电压型脉冲整流器的性能特点比较
5-20
• 脉冲变流器的应用 – 电流型交直交传动系统
第五章
5-21
第五章
(a) 牵引工况
(b) 再生工况
5-13
• 主要方程式及相量图 – 简化主电路 – 对于基波分量
– 基波相量图 (a) 整流 (b) 逆变 (c) 考虑
电网电阻
第五章
5-14
• 应用 – E120型单相大功率交流电力机车
第五章
5-15
5.7 电流型脉冲整流器
• 主电路结构及其工作原理
第五章
• 输出电流恒定 id (t) = Id ,且 Id
• 输出电压

PWM整流器简介

PWM整流器简介
• 不同开关模式的电流回路(ia>0,ib<0,ic>0)
模式1(100)
模式2(010)
三相半桥整流器PWM分析
• 不同开关模式的电流回路(ia>0,ib<0,ic>0)
模式3(110)
模式4(001)
三相半桥整流器PWM分析
• 不同开关模式的电流回路(ia>0,ib<0,ic>0)
模式5(101)
三相半桥整流器PWM分析
• 开关模式 三相半桥PWM整流器有三个桥臂,为了进 行PWM控制,需对三个桥臂施加幅值、频 率相等,相位互差120°的三相对称正弦波 调制信号。 每相桥臂有2种开关模式,即上桥臂导通或 下桥臂导通,因此三相共有8种开关模式。
三相半桥整流器PWM分析
• 开关函数
三相半桥整流器PWM分析
E:输入电压矢量 VL:电感电压矢量 V:整流器交流侧电压矢量 I:输入电流矢量
PWM整流器工作原理
• 四象限运行
(a)
(b)
(c)
(a):正电阻特性运行 (b):纯电感特性运行 (c):纯电容特性运行 (d):负电阻特性运行
(d)
PWM整流器工作原理
• 四象限运行 通过控制整流器交流侧电压,就可以控制 输入电流,实现四象限运行。
• IGBT参数设计 与三相逆变器一致 • LCL和母线电容参数设计
PWM整流器简介
硬件部 2011-11-23
PWM整流器分类
半桥 单相 电压型 PWM整流器 电流型 三相 全桥 全桥 半桥
PWM整流器拓扑结构
单相半桥
单相全桥
PWM整流器拓扑结构
三相半桥
PWM整流器拓扑结构
三相全桥

三相pwm整流器工作原理

三相pwm整流器工作原理

三相pwm整流器工作原理三相PWM整流器是一种常见的电力电子器件,用于将交流电转换为直流电。

它的工作原理是通过PWM技术对三相交流电进行控制,实现对输出直流电的调节和控制。

我们需要了解什么是PWM技术。

PWM全称为Pulse Width Modulation,即脉宽调制技术。

它利用了脉冲信号的高低电平和脉冲宽度之间的关系,通过改变脉冲的宽度来控制输出电压或电流的大小。

在三相PWM整流器中,PWM技术被应用于控制交流电的整流过程。

三相PWM整流器由三个桥式整流电路组成,分别对应着三相交流电的三个相。

每个桥式整流电路由两个开关管组成,分别为上桥臂和下桥臂。

开关管的导通与非导通控制由PWM信号来实现,通过改变开关管的导通时间来控制输出直流电的大小。

在工作过程中,三相交流电经过三个桥式整流电路后,经过滤波电路得到了平滑的直流电。

PWM控制器会对三个桥式整流电路中的开关管进行控制,根据输入的控制信号和反馈信号来调整开关管的导通时间,从而控制输出直流电的电压和电流。

具体地说,PWM控制器会根据输入的控制信号生成相应的PWM 信号。

PWM信号的频率通常很高,一般在几十kHz或者更高,这样可以减小输出的脉动电压。

而PWM信号的占空比则决定了开关管导通的时间比例。

占空比越大,开关管导通的时间越长,输出直流电的电压和电流越大;占空比越小,开关管导通的时间越短,输出直流电的电压和电流越小。

三相PWM整流器的优势在于其输出电压和电流的可调性和稳定性。

通过控制PWM信号的占空比,可以精确地控制输出直流电的大小,满足各种应用场景的需求。

而且,PWM技术可以提供较高的效率,减少能量的损耗。

总结起来,三相PWM整流器通过PWM技术对三相交流电进行控制,实现了对输出直流电的调节和控制。

它由三个桥式整流电路组成,通过改变开关管的导通时间来控制输出直流电的大小。

通过控制PWM信号的频率和占空比,可以精确地控制输出直流电的电压和电流。

第11章 PWM电流源型整流器

第11章 PWM电流源型整流器
有4个旁路段,BP2、BP4是由旁路脉冲产生 BP1、BP3是由门极信号重叠造成
I wn
I w1
n 1
0.8
0.6
5、7次谐波消除
n 11
11次较大,但容易被Cf滤除
0.4
n 19
n 13
0.2
n 17
0
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
ma
图11-6单桥CSR消除5、7次谐波时电流 IW在不同调制因数下的谐波成分
vg1 vg4
iw
0
1.0 pu/div
is
0
2
1.0 pu/div
vc
2
0
1.0 pu/div
THD = 73%
THD = 6.5%
4
THD = 7.7%
4
I wn I w1
0.8
THD = 73%
0.4
0 1
11 13 17 19 23 25 29 31
37 41 43 47 n
图11-7 单桥电流源型整流器仿真波形
0
当ma=1.03时,β0减小至0,β1、β2 与CSI中消除5、7次 的两个角度相同(见附录10-A,P.178)
BP
vg1
1 2 3 5
6
vg4
iw
1 2
20
8 10 Id
BP 11 12
t
2 t
2 2 t
图11-3 单桥电流源型整流器门(栅)极信号的一种设计方法
由一组β1、β2和β0,可以确定CSR中GCT的门极信号 图11-3 是一个例子
0.4 -8.60º 12.0º 9.5º
0.5 -6.86º 11.4º 8.0º

pwm(脉冲宽度调制)的工作原理、分类及其应用

pwm(脉冲宽度调制)的工作原理、分类及其应用

pwm(脉冲宽度调制)的工作原理、分类及其应用PWM(Pulse Width Modulation, 脉冲宽度调制)是一种通过改变电路输出高低电平的时间比例,来产生不同的输出电压或输出功率的调制技术。

它被广泛应用于电机控制、照明调节、电源管理等领域。

PWM的工作原理是通过给定一个周期,然后在每个周期内分配一个脉冲宽度,从而产生输出信号。

其输出信号的高低电平比例能够被改变,从而可以控制输出电流或电压的大小。

PWM技术的基本原理是:将所需控制的模拟信号与一个高频的脉冲信号进行比较,通过改变脉冲信号的占空比来控制模拟信号的大小。

根据输出信号的周期和脉冲宽度的变化方式,PWM可分为以下几种类型:1. 单极性PWM:输出信号只有高电平和低电平两种状态,不会出现中间状态。

单极性PWM输出的波形呈现方波状,行驶平稳,肉眼观测基本无抖动。

2. 双极性PWM:可以产生负电压的PWM输出方式,信号可以在赫兹周期内的0V ~ + Vcc 之间波动,同时也可以在0V ~ -Vcc之间波动。

3. 比例PWM:比例PWM是根据输入信号的幅值变化,改变信号高低电平比例的一种方式。

比例PWM输出的波形呈现类似圆形的波形,行驶上比单极性PWM要更稳。

PWM技术被广泛应用于各种领域,例如:1. 电机控制:具有比较器作用的PWM电路,可以通过对电机施加不同的电压和电流,实现电机转速、方向、扭矩等参数的控制。

2. 照明调节:通过调节灯具对PWM信号的响应能力来改变灯光亮度,实现明暗程度的调节。

3. 电源管理:PWM技术可以用来调节电源的输出电压和电流,实现负载的动态功率管理,增强电源的效率和稳定性。

总之,PWM技术是一种能够获取精确控制的调制技术,被广泛应用于各种领域,它在现代电子工业中的作用不可替代。

pwm整流器的工作状态

pwm整流器的工作状态

pwm整流器的工作状态PWM(脉宽调制)整流器是一种电力电子装置,用于将交流电转换为直流电。

它通过调节输入电压的脉冲宽度来控制输出电压的大小。

本文将逐步介绍PWM整流器的工作状态及原理,并详细解释如何实现整流功能。

第一步:PWM整流器的基本原理PWM整流器是一种利用半导体开关元件(如晶体管或MOSFET)的工作周期性和具有连续导通时间来控制电流或电压的装置。

其基本原理可分为两个部分:脉宽调制和整流功能。

脉宽调制(PWM)是一种通过调节周期性脉冲的宽度来控制平均输出电压或电流的技术。

传统电力系统中,直流电源常用于工业设备和电子设备。

然而,交流电源具有更高的传输效率和便利性,因此需要将交流电转换为直流电以供电子设备使用。

这就是PWM整流器的作用。

整流是指将交流电的负半周期通过有源开关控制为直流电的过程。

在PWM整流器中,半导体开关元件根据输入信号的脉冲宽度来切换通断状态,从而控制电流流过负载。

在负半周期的导通状态下,开关元件导通,负载电流流过,并由滤波电容存储电能;而在负半周期的断开状态下,开关元件截断,电容释放储存的电能,从而保持直流输出电压。

第二步:PWM整流器的工作步骤PWM整流器的工作步骤可分为以下几个阶段:输入滤波、输入整流、PWM 调制、输出滤波和输出稳压。

1. 输入滤波:首先,将输入的交流电经过电感和滤波电容进行滤波。

电感和滤波电容用于去除交流电中的高频噪音,并将其转换为平稳的直流电流。

2. 输入整流:滤波后的交流电通过整流电路,交流电被转换为脉冲电流。

整流电路通常采用桥式整流电路,该电路由四个二极管构成,使得负半周期的电流变为正半周期的电流。

这样,输出的脉冲电流将用于后续的PWM调制。

3. PWM调制:PWM调制器控制半导体开关元件(如晶体管或MOSFET)的导通状态和通断周期。

通常,PWM调制器通过比较器将输入信号与一个锯齿波进行比较,产生脉冲宽度调制信号。

脉冲宽度与输入信号的功率需求成正比。

第5章 PWM整流电路

第5章 PWM整流电路

5.2.1 倍流整流电路
图5-3 图5-2b中各时区的 等效电路 a)时区A b)时区B c)时区C
5.2.2 同步整流电路
图5-4 同步倍流式整流电路 a)电路结构 b)简单的栅压波形 c)改良的栅压波形 d)由图5-4a点划线框Ⓐ获得的栅压波形
5.2.2 同步整流电路
图5-5 全波零式同步整流电路 a)电路结构 b)电量波形
5.3.1 含Boost APFC的PWM整流电路
图5-7 含Boost APFC和PWM整流电路 1—电压调节器 2—乘法器 3—电流调节器 4—载波发生器 5—SPWM信号比较器 6—驱动器 7—输出电压快速调节器
5.3.1 含Boost APFC的PWM整流电路
图5-8 图5-7电路的电量波形
第5章 PWM整流电路 5.1 概述 5.2 低压大电流高频整流电路 5.3 电压型单相单管PWM整流电路 5.4 电压型单相桥式PWM整流电路 5.5 电压型三相桥式PWM整流电路
5.1 概述 5.1.1 整流电路的理想状态 5.1.2 传统整流电路存在的问题 5.1.3 PWM整流电路的分类
5.1.1 整流电路的理想状态
5.2.2 同步整流电路
图5-6 非对称型同步整流电路 a)电路结构 b)电量波形
5.3 电压型单相单管PWM整流电路
5.3.1 含Boost APFC的PWM整流电路 5.3.2 含Flyback APFC的PWM整流电路
5.3 电压型单相单管PWM整流电路
表5-1 IEC 1000-3-2 D类谐波含量标准
5.5 电压型三相桥式PWM整流电路
图5-21 电压型三相半桥式PWM整流电路
5.5.1 电路工作原理分析
1.控制极信号的时序分布
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工作原理:
• 在系统瞬时功率不变的前提下,将三相静止坐标系下 的整流桥相电压变换到两相静止坐标系下(即3/2变 换),用一个模为2Uo/3的空间电压矢量在复平面上表 示出来。 • 由于三相VSR开关是双电平控制,电压矢量只有2*2*2 = 8种,其中Uo (0 ,0,0)、U7 (1, 1,1) 为零矢量, 其余6个非零矢量对称均匀分布在复平面上。在每个开 关周期中对任何给定空间电压矢量U均可用相邻两个有 效开关矢量和零矢量来等效。 • 在一个载波周期内,开关管的导通总是以零矢量开始 并以零矢量结束。

因此,为了实现整流器输出直流电流的恒定和输入端 接近单位功率因数,三相电流型PWM整流器的控制实际 上是一个双环控制系统。
• 外环是直流电流控制环,其目的一般是保持 的恒定。 在直流电流环中,采样的直流电流与给定值进行比较, 产生的误差经过PI调节后,输出作为整流器的网侧电 流峰值指令, ,将 与同步信号(单位幅值正弦波) 相乘,作为网侧电流指令信号 ,由 及 组成交流 电流控制环,其目的是要求网侧电流 跟踪给定电 流 ,也即实现了网侧电流对网侧电压的相位跟踪。
3 .PWM整流器的分类
• (1)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Buck型整流器,如图2-1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.
• 以下将详细介绍: • (1)基于虚拟磁链的电压型PWM整流器直 接功率控制:
(2)基于电压定向的电压型PWM整流器 控制:
流内环提供指令电流;电流内环则根据指令电流进行电流快 速跟踪控制.
• 直接电流控制原理图:
• 三相电流型PWM整流器有两个被控变量:直流侧电流 和网侧电流 。
• 直流侧电流的控制目标主要是要求整流器直流侧提供 恒定的直流电流,为此要求 控制具有良好的抗扰性 能; • 而交流电流的控制目标主要是实现整流器网侧电流的 正弦波控制,甚至要求网侧电流与电压同相位,因此 网侧电流的控制更侧重电流的跟随性能。
• 改进办法:
• 引入电流微分或动态解耦的串联补偿,利用零极点对 消的原理可以改善整流器的电流响应特性,在间接电 流控制基础上增加功率因数角闭环,通过模糊控制器 对交流侧电压幅值和相位进行前馈补偿,可以使PWM 整流器在电网电压波动或电路参数变化等扰动下保持 单位功率因数和稳定的直流输出电压。 • 这些改进方案的提出,可以促进间接电流控制实用化。
从开关逻辑形成的角度来分,主要有三类:
• 空间矢量脉宽调制(SVPWWM调制控制(PMC)。
空间矢量脉宽调制(SVPWM) • 空间矢量脉宽调制(SVPWM)是目前应用广泛 的高频调制方式。
• 特点:
• (1)它具有直流电压利用率高; • (2)开关次数少; • (3)易于实现数字控制的优点;
• (1)具有能量双向流动:即当直流侧电压高于电源侧电压 峰值时,能实现DC-AC逆变,将能量回馈到电网;
• (2) 网侧电流谐波低;
• (3)高功率因数,理论上可以达到1;其实我们在控 制中如果利用功率定向控制,只要把无功功率的参考 值设为0,即可实现功率因数1; • (4)恒定直流电压电流控制;
• (5)谐波会引起电网中局部的并联谐振和串联谐振,从而 使谐波放大,谐波引起的危害倍增,甚至引起严重事故;
• 提高功率因数、抑制和消除谐波已成为电力电子技术中的 重大课题,其中PWM整流器现在已经成为大家关注的焦点。
• PWM (Pulse Width Modulation)整流器是采用全控型器件 组成的高频整流电路。 • 与传统的二极管整流器或晶闸管整流器相比,它具有以下 特点,这恰好弥补了二极管整流电路的不足:
PWM技术及其在控制中的应用
1.PWM产生的背景
• 传统的整流方式通常采用二极管不可控整流方式或者 晶闸管相控整流方式。传统的整流器存在如下缺点:
• (1)整流器从电网吸取畸变的电流,造成电网的谐波 污染; • (2)由于整流器件结构的单向性,直流侧能量无法回 馈电网; • (3)整流电路在深控状态下网侧功率因数低; • (4)由于整流器件的不可控或不完全可控,系统动态 响应慢;
• 缺点:
• (a)系统动态性能不佳,整流 器的输入电感具有较 大时间常数,而幅相控制没有采取任何措施补偿电感 的时滞作用; • (b)动态过程中存在直流电流偏移和很大的电流过冲, 而控制器本身没有限流功能,因而需要有过流保护; • (c)控制信号的运算过程中用到电路的参数,控制信 号对系统参数的波动较为敏感。
2 国际,国内研究现状
• 从20世纪80年代后期开始,高功率因数PWM整流技术就己经 成为国内外研究的热点。目前开发出的新型高功率因数PWM 整流器可以以多种形式应用于电力系统。 • (1)中小功率的整流器主要应用于高精度、要求动态响应 快的AC/DC转换,如充电电源; • (2)中大功率的整流器主要应用在传动和UPS领域; • 产品如许继电源公司研制的30~100kVA三相输出和30~50 kVA单相输出的大功率UPS; • 在传动领域,富士电机公司研制出了新型双PWM交流调速 系统:大功率的整流器可以应用于柔性交流输电系统(FACT S)和新型静止无功发生器(AVSG)等领域。
• 如果U在复平面上匀速旋转,就对应得到了三相对称 的正弦量。受到开关频率和矢量组合限制, U的等效 矢量只能以某一步进速度旋转因此矢量端点的运动轨 迹是一个多边形准圆轨迹,PWM开关频率越高,步进 间隔越小,多边形准圆轨迹就越接近于圆形。
• 特点:
• 这种高功率变换器主要损耗是开关损耗,因此,优化 开关逻辑,降低开关损耗成为SVPWM技术的关键.
• 不知之处: • 由于需要较大的直流储能电感,以及交流侧LC滤波环节所 致的电流畸变、振荡等问题,使其电路结构和控制相对复 杂,从而制约了电流型电路的应用和研究。
• 电流型PWM整流器结构图:
电压型PWM整流器
• 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)直接电流控制
• 直接电流控制(Direct Current Control)与间接电流控制 主要区别在于 引入了电流环 ,提高了系统的动态响应速 度。 • 对网压而言,电流内环实质起到前馈作用;控制电路具有限 流保护能力,由于系统在每一个载波周期都对电流进行比 较,因此故障情况下过电流保护迅速,可靠性高。 • 该控制方案物理意义清晰,控制电路简单,控制效果良好。 • 直接电流控制中双闭环控制是目前应用最广泛,最实用化 的控制方式,其中电压外环是控制直流侧电压的,并给电
• 传统的整流电路产生了大量的无功功率和谐波,对电网造 成了严重的污染。主要体现在:
• (1)无功功率会导致电流增大和视在功率增加,使设备容 量增加; • (2)无功功率增加,会使线路总电流增加,造成设备和线 路损耗增加;并且使线路电压降增大,冲击性的无功负载还 会使电压剧烈波动; • (3)谐波会导致继电保护和自动装置的误动作,使电气测 量仪表不准确; • (4)谐波影响电气设备的正常工作,使设备过热,绝缘老 化,寿命缩短以致损坏;
4.系统的控制策略
• 从瞬态电流的控制角度上根据是否直接检测瞬态输入 电流作为反馈控制电流可分为:直接和间接电流控制。 • (1)间接电流控制(Indirect Current Control)又称 为幅相控制,系统电流控制是建立在稳态矢量关系基 础上的,通过对整流器交流侧电压基波分量的幅值和 相位进行控制,间接实现对网侧电流的控制。 • 优点:不需要电流互感器,控制简单,易于实现。
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