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PWM整流电路工作原理

时间:2017-06-15
关键字:PWM   整流电路   
1.单相PWM整流电路 单相桥式PWM整流电路如图1所示。按照自然采样法对功率开关器件VT1~VT4进行SPWM控制,就可在全桥的交流输入端AB间产生出SPWM波电压 中含有和正弦调制波同频、幅值成比例的基波,以及载波频率的高次谐波,但不含低次谐波。由于交流侧输入电感Ls的作用,高次谐波造成的电流脉动被滤除,控制正弦调制波频率使之与电源同频,则输入电流 也可为与电源同频正弦波。 单相桥式PWM整流电路按升压斩波原理工作。当交流电源电压 时,由VT2、VD4、VD1、Ls和VT3、VD1、VD4、Ls分别组成两个升压斩波电路。以VT2、VD4、VD1、Ls构成的电路为例,当VT2导通时, 通过VT2、VD4向Ls储能;当VT2关断时,Ls中的储能通过VD1、VD4向直流侧电容C充电,致使直流电压 高于 的峰值。当 时,则由VT1、VD3、VD2、Ls和VT4、VD2、VD3、Ls分别组成两个升压斩波电路,工作原理与 时类似。由于电压型PWM整流电路是升压型整流电路,其输出直流电压应从交流电压峰值向上调节,向低调节会恶化输入特性,甚至不能工作。  
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图1 单相PWM整流电路 输入电流 相对电源电压 的相位是通过对整流电路交流输入电压 的控制来实现调节。图5-47给出交流输入回路基波等效电路及各种运行状态下的相量图。图中 分别为交流电源电压 、电感 上电压 、电阻 上电压 及输入电流 的基波相量, 的相量。  
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图2 PWM整流电路输入等效电路及运行状态相量图 图(b)为PWM整流状态,此时控制 滞后 的一个 角,以确保 同相位,功率因数为1,能量从交流侧送至直流侧。 图(c)为PWM逆变状态,此时控制 超前 的一个 角,以确保 正好反相位,功率因数也为1,但能量从直流侧返回至交流侧。从图(b)、(c)可以看出,PWM整流电路只要控制 的相位,就可方便地实现能量的双向流动,这对需要有再生制动功能、欲实现四象限运行的交流调速系统是一种必须的变流电路方案。 图(d)为无功补偿状态,此时控制 滞后 一个 角,以确保 超前 º,整流电路向交流电源送出无功功率。这种运行状态的电路被称为无功功率发生器SVG(Static Var Generator),用于电力系统无功补偿。 图(e)表示了通过控制 的相位和幅值,可实现 间的任意相位 关系。 2.三相PWM整流电路 三相桥式PWM整流电路结构如图3所示,其工作原理同单相电路,仅是从单相扩展到三相。只要对电路进行三相SPWM控制,就可在整流电路交流输入端A、B、C得到三相SPWM输出电压。对各相电压按图3(b)相量图控制,就可获得接近单位功率因数的三相正弦电流输入。电路也可工作在逆变状态或图5-47(d)、(e)的运行状态。  
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图3 三相桥式PWM整流电路
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