WM整流器分類介紹

PWM技術及其在控制中的應用1.PWM產生的背景傳統(tǒng)的整流方式通常采用二極管不可控整流方式或者晶閘管相控整流方式。傳統(tǒng)的整流器存在如下缺點:（1）整流器從電網吸取畸變的電流，造成電網的諧波污染;（2）由于整流器件結構的單向性，直流側能量無法回饋電網;（3）整流電路在深控狀態(tài)下網側功率因數低；（4）由于整流器件的不可控或不完全可控，系統(tǒng)動態(tài)響應慢；傳統(tǒng)的整流電路產生了大量的無功功率和諧波，對電網造成了嚴重的污染。主要體現在:（1）無功功率會導致電流增大和視在功率增加，使設備容量增加；（2）無功功率增加，會使線路總電流增加，造成設備和線路損耗增加;并且使線路電壓降增大，沖擊性的無功負載還會使電壓劇烈波動；（3）諧波會導致繼電保護和自動裝置的誤動作，使電氣測量儀表不準確；（4）諧波影響電氣設備的正常工作，使設備過熱，絕緣老化，壽命縮短以致?lián)p壞；（5）諧波會引起電網中局部的并聯(lián)諧振和串聯(lián)諧振，從而使諧波放大，諧波引起的危害倍增，甚至引起嚴重事故；提高功率因數、抑制和消除諧波已成為電力電子技術中的重大課題，其中PWM整流器現在已經成為大家關注的焦點。PWM(PulseWidthModulation)整流器是采用全控型器件組成的高頻整流電路。與傳統(tǒng)的二極管整流器或晶閘管整流器相比，它具有以下特點，這恰好彌補了二極管整流電路的不足：（1）具有能量雙向流動：即當直流側電壓高于電源側電壓峰值時，能實現DC-AC逆變，將能量回饋到電網；（2）網側電流諧波低；（3）高功率因數，理論上可以達到1；其實我們在控制中如果利用功率定向控制，只要把無功功率的參考值設為0，即可實現功率因數1；（4）恒定直流電壓電流控制；2國際，國內研究現狀從20世紀80年代后期開始，高功率因數PWM整流技術就己經成為國內外研究的熱點。目前開發(fā)出的新型高功率因數PWM整流器可以以多種形式應用于電力系統(tǒng)。（1）中小功率的整流器主要應用于高精度、要求動態(tài)響應快的AC/DC轉換，如充電電源；（2）中大功率的整流器主要應用在傳動和UPS領域；產品如許繼電源公司研制的30~100kVA三相輸出和30~50kVA單相輸出的大功率UPS；在傳動領域，富士電機公司研制出了新型雙PWM交流調速系統(tǒng):大功率的整流器可以應用于柔性交流輸電系統(tǒng)(FACTS)和新型靜止無功發(fā)生器(AVSG)等領域。3.PWM整流器的分類（1）按輸出濾波方式分為：電壓型和電流型；電流型PWM整流器輸出端采用串聯(lián)濾波電感以維持輸出電流低紋波，具有近似電流源的特性。

電流型PWM整流器又稱為Buck型整流器，如圖2-1所示。交流側由L,C組成二階低通濾波器，以濾除交流側電流中的開關諧波;直流側接大電感，使直流側電流近似為平滑的直流。開關器件由可控器件與二極管串聯(lián)組成擴以提高器件的反向阻斷能力。與電壓型PWM整流器相似，電流型PWM整流器具有四象限運行的能力.不知之處：由于需要較大的直流儲能電感，以及交流側LC濾波環(huán)節(jié)所致的電流畸變、振蕩等問題，使其電路結構和控制相對復雜，從而制約了電流型電路的應用和研究。電流型PWM整流器結構圖：電壓型PWM整流器電壓型PWM整流器是以輸出端并聯(lián)濾波電容

以維持輸出電壓低紋波，具有近似電壓源的特性。由于其電路結構簡單，便于控制，響應速度快，目前研究及實際應用較多的是電壓型電路。4.系統(tǒng)息的控蹲制策是略從瞬態(tài)牌電流的控糧制角微度上根據是否浙直接膀檢測避瞬態(tài)食輸入播電流蕉作為衫反饋胖控制芝電流可分礦為：直接盾和間貢接電炸流控澆制。（1）間雄接電怎流控澡制(I箏nd抄ir倉ec良t劣Cu譽rr歉en童t級Co繞nt沾ro努l)又稱扇為幅術相控移制，襪系統(tǒng)何電流壘控制利是建衡立在阿穩(wěn)態(tài)途矢量竟關系誰基礎勤上的灑，通駐過對肺整流州器交流閑側電鏈壓基炮波分岔量的姨幅值就和相跨位進行襖控制葡，間甩接實飛現對網側語電流的控歡制。優(yōu)點煩：不午需要口電流句互感淺器，守控制確簡單士，易鞠于實比現。缺點旺：（a）系統(tǒng)希動態(tài)旅性能閣不佳晴，整座流鹿器的殘輸入唯電感逢具有加較大訪時間肝常數著，而骨幅相檢控制羨沒有匆采取宅任何恰措施錦補償皂電感蓬的時羅滯作受用;（b）動睛態(tài)過仍程中憤存在滅直流慰電流拾偏移昨和很葬大的拍電流紡過沖滋，而排控制難器本決身沒尚有限騙流功際能，劇因而糖需要木有過徹流保爬護;（c）控散制信籌號的亮運算澆過程勵中用劣到電忠路的涉參數頸，控積制信衫號對烈系統(tǒng)醫(yī)參數椅的波黨動較螺為敏轎感。改進巨辦法鉛：引入電流辱微分型或動愛態(tài)解拋耦的慈串聯(lián)較補償，利襲用零拔極點衣對消體的原豎理可銷以改呆善整池流器網的電掃流響口應特普性，切在間冤接電鍛流控飄制基魯礎上菊增加丘功率禮因數稍角閉患環(huán)，灣通過玻模糊現控制敞器對即交流巾側電送壓幅雜值和逝相位乞進行械前饋坐補償胖，可戰(zhàn)以使PW購M整流踐器在顏電網播電壓途波動灶或電瘋路參蹈數變徐化等汽擾動墊下保執(zhí)持單吸位功使率因堪數和蜻穩(wěn)定可的直母流輸累出電棄壓。這些陰改進趙方案君的提縮慧出，氧可以熱促進墾間接燭電流木控制疑實用妻化。(2余)直接深電流卡控制直接片電流感控制(D熔ir疤ec牽t繪Cu木rr叮en胖t弟Co諸nt孫ro創(chuàng)l)與間傳接電腿流控折制主挽要區(qū)蛛別在斃于引入竊了電毒流環(huán)，提躺高了架系統(tǒng)革的動瓜態(tài)響鐮應速寸度。對網海壓而躍言，萬電流專內環(huán)魄實質執(zhí)起到企前饋管作用;控制絞電路盒具有走限流半保護占能力國，由畫于系卵統(tǒng)在紙每一粥個載指波周本期都擊對電錯流進繁行比寇較，貸因此奴故障誕情況帶下過洪電流縣保護行迅速趕，可兆靠性葡高。該控粗制方首案物不理意概義清畏晰，曾控制綱電路拘簡單襖，控升制效粒果良嫌好。直接勇電流們控制升中雙閉在環(huán)控野制是目找前應柴用最射廣泛薄，最秘實用?；膱隹刂契r方式防，其兄中電壓辛外環(huán)宴是控胃制直污流側紹電壓愧的，前并給寄電流樂內環(huán)梅提供稻指令皆電流;電流杯內環(huán)灣則根烘據指漁令電琴流進曠行電奪流快壩速跟猾蹤控妖制.直接轉電流綠控制耀原理繭圖：三相土電流資型PW交M整流圖器有監(jiān)兩個蓋被控聚變量:直流閉側電鼓流倆和網嚇側電只流鋸。直流摔側電罩流的控制盟目標主要混是要愚求整牲流器順直流難側提狀供恒栗定的雅直流肚電流萬，為跡此要違求羅控制谷具有嘴良好癢的抗牛擾性盾能;而交流菜電流的控制斑目標主要益是實現諸整流蝴器網族側電寺流的晨正弦搏波控薄制，堂甚至虹要求業(yè)網側鴿電流植與電誦壓同奴相位，因呢此網島側電插流的胖控制強更側株重電怨流的號跟隨幻玉性能倍。因此慣，為興了實慌現整薦流器抱輸出進直流正電流漂的恒商定和俗輸入瞞端接爪近單鉗位功臺率因呢數，備三相永電流壇型PW盜M整流疑器的陶控制擇實際昂上是曲一個雙環(huán)乎控制大系統(tǒng)。外環(huán)是直流塞電流系控制夜環(huán)，其夫目的玻一般寒是保收持的恒賴定。侮在直丟流電忌流環(huán)岡中，腹采樣算的直攜流電拒流與粥給定密值進綢行比朗較，允產生右的誤丘差經移過PI調節(jié)絨后，廚輸出把作為技整流灑器的緩網側會電流位峰值卸指令棉，，將金與叉同步落信號(單位逗幅值夜正弦壇波)相乘騎，作巨為網訊側電塔流指睬令信膠號，由東及組成糞交流她電流格控制冶環(huán)，狡其目餐的是屬要求踩網側攔電流跟蹤聚給定般電流，也領即實某現了齡網側產電流訪對網侄側電窗壓的評相位眾跟蹤蝕。從開踩關邏欲輯形胃成的幟角度潔來分留，主販要有睛三類寄：空間臺矢量盒脈寬談調制(S閘VP乒WM猛)直接套功率思控制(D嗎PC兄)PW您M調制新控制(P牌MC膜)?？臻g飾矢量矛脈寬謝調制(S歪VP敏WM店)空間蠢矢量促脈寬勸調制帆（SV臣PW漫M)是目恐前應患用廣撲泛的桐高頻陵調制穴方式偏。特點攪：（1）它話具有善直流攪電壓縱利用才率高產；（2）開舞關次勾數少拒；（3）易桌于實?，F數晌字控調制的桃優(yōu)點；工作替原理幅：在系佛統(tǒng)瞬偽時功遺率不速變的幟前提劃下，而將三殘相靜嚼止坐搞標系算下的鋒整流自橋相奶電壓現變換腎到兩疑相靜毅止坐晨標系撇下（即3/秧2變換說），用一乓個模洪為2U聰o/長3的空絹間電仔壓矢性量在春復平所面上肺表示城出來村。由于甘三相VS犬R開關院是雙宮電平沉控制舌，電末壓矢嗚量只甩有2*廁2*驢2歉=描8種，古其中Uo(0，0，0)、U7壟(糧1,深1業(yè),1執(zhí))為零游矢量框，其拍余6個非牧零矢保量對懂稱均中勻分蜜布在碰復平椅面上價。在顏每個革開關錘周期紛中對材任何電給定以空間寒電壓沈矢量U均可沫用相益鄰兩畜個有拋效開節(jié)關矢賽量和勵零矢司量來杏等效膚。在一插個載罪波周局期內拴，開貌關管表的導粘通總欣是以桿零矢嗓量開郊始并真以零勤矢量弄結束間。如果U在復志平面臉上勻致速旋盆轉，射就對鎖應得志到了榨三相稼對稱觀的正投弦量明。受竟到開繡關頻燒率和蕉矢量大組合邀限制沖，U的等挪效矢復量只檔能以頸某一縫步進俘速度閘旋轉因此幼矢量瓣端點尾的運食動軌尋跡是華一個膜多邊碰形準總圓軌竭跡，PW陶M開關漸頻率周越高附，步較進間嶼隔越穗小，狐多邊