PWM整流器分析

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EI12REEI12REa)b)两直流电源相连电能传递情况图a中E1＞E2，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=(E1-E2)*I。图b为E2＞E1，则电流反向，此时E1接受功率，E2发出功率。REEI21IRIRa)b)E2E1E1E2两交流电源相连电能传递情况电力电子技术电压型桥式PWM整流电路usLisV1V2V4V3abVD3VD1VD2VD4+udCR电压型单相桥式PWM整流电路单相电压型桥式PWM整流电路如图所示，每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成，L为交流侧附加的电抗器，在PWM整流电路中是一个重要的元件，起平衡电压、支撑无功功率和储存能量的作用。除必须具有输入电感外，PWM整流器的电路结构和逆变器是一样的。按照正弦信号波和三角波相比较的方法对图中的V1-V4进行SPWM控制，就可以在桥的交流输入端ab产生一个SPWM波uab，uab中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。电力电子技术电压型桥式PWM整流电路usLisV1V2V4V3abVD3VD1VD2VD4+udCR电压型单相桥式PWM整流电路ab.s.s.L.UUILjUuab与电网的正弦电压us共同作用于输入电感L上，产生正弦输入电流is。us一定时，is幅值和相位仅由uab中基波幅值及其与us的相位差决定，通过控制整流器交流侧的电压uab的幅值和相位，就可获得所需大小和相位的输入电流is。L在电路中承担了平衡电压的作用，其两端电压uL=Ldis/dt=us-uab则有电力电子技术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个方向的流动。c：滞后相角d，超前90°，电路向交流电源送出无功功率，这时称为静止无功功率发生器（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UABsUIssUUABsUIssUUABsUIssUUABIssUa)b)c)d)dj图6-29·Us·UL·UR·UAB·Isd·Us·UR·UAB·Is·ULd·Us·UR·UAB·Is·ULd·Us·UR·UAB·Is·ULa：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电压型桥式PWM整流电路电力电子技术电压型桥式PWM整流电路CuaLiaV1V2V4V3abVD3VD1VD2VD4+udcV5VD5V6VD6ubibucicR三相电压型PWM整流电路对于正弦波调制的三相PWM逆变电路来说，当调制度为1时，输出相电压的基波幅值为Ud/2，故三相电压型PWM整流电路的直流电压应大于相电压峰值的2倍。电力电子技术PWM整流电路的控制方法控制系统组成双闭环控制系统，外环是直流电压控制环，内环是交流电流控制环外环PI调节器的输出为id，id分别乘以和a、b、c三相相电压同相位的正弦信号，得到三相交流电流的正弦指令信号ia*，ib*和ic*。图6-32PI负载sin(t-2k/3)(k=0,1,2)u*dud+-+idia,b,cudRLua,ub,uci*a,b,c电力电子技术PWM整流电路的控制方法•ia*，ib*和ic*分别和各自的电源电压同相位，其幅值和反映负载电流大小的直流信号id成正比，这是整流器运行时所需的交流电流指令信号。•指令信号和实际交流电流信号比较后，通过PI或滞环对器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪指令值图6-32PI负载sin(t-2k/3)(k=0,1,2)u*dud+-+idia,b,cudRLua,ub,uci*a,b,c电力电子技术PWM整流电路的控制方法电力电子技术PWM整流电路的应用（电池化成）交流电网380V变压器380V/24V...双向DC/DC锂电池AC/DC双向变流器48V直流母线双向DC/DC锂电池电力电子技术双向DCDCL1L2VD1VD2VD3VD4UoUiVT1VT2VT3VT4io+-ii+-C1C2电力电子技术双向DCDCL1L2VD1VD2VD3VD4UoUiVT1VT2VT3VT4ioio+-iiL1L2VD1VD2VD3VD4UoUiVT1VT2VT3VT4ioio+-iiL1L2VD1VD2VD3VD4UiVT1VT2VT3VT4ioio+-iiL1L2VD1VD2VD3VD4UiVT1VT2VT3VT4ioio+-iiUoUo(Ui-Uo)ton=(Ui+Uo)toffUo=UiD-Ui(1-D)=Ui(2D-1)电力电子技术三相三线制APFCdcIPMABCRL-+iLaiLbiLciaibiciafibficf电力电子技术三相三线制APFPIsin(t-2k/3)(k=0,1,2)*ud+-+idia,b,cud*a,b,csin(t2k3)(k=0,1,2)u*dud++idia,b,cudia,b,cPI+-*ua,b,ca,b,c+-,iLaLb,Lc+-multiplier电力电子技术三相三线制APF实验（单相电流参数）电力电子技术三相四线制APFCdc1IPMANRLa-+iLaiLbiLciaibiciibficfCdc2BNRLb-+CNRLc-+CCCLaLbLcaf电力电子技术三相四线制APFLPF-++-PLL乘法器2+22sin(t-2/3)sin(t23)sin(tsin(t)sin(t-4/3)sin(t3)乘法器乘法器乘法器乘法器乘法器-ea(t)ia(t)ib(t)ic(t)ihb(t)ihc(t)iha(t)电力电子技术三相四线制APF实验谢谢请各位批评指正