可控整流原理

《可控整流原理》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、一可控整流的原理概述（一）PWM整流器特点（1）网侧电流为正弦波（2）网侧功率因数控制（3）电能双向控制（对应电机四相限运行）（4）较快的动态控制响应对于本系统而言，主要是需要在电机发电状态下，保证母线电压不会升的太高，并且保证回馈回电网的电流功率因数大于95%。（二）PWM整流器的分类（1）根据是否检测整流器的输入电流作为反馈和被控量三相PWM整流器的控制策略分为直接电流控制和间接电流控制两种方式。直接电流控制有母线电压外环和电流内环两个调节，而间接电流控制只有母线电压这一调节，对于相电流通过运算进行间接控制。（2）直

2、接电流控制电流动态响应好，但需要高精度的电流传感器、电压传感器以及检测电容电压的传感器，实现比较困难，且成本高。间接电流控制成本低，控制简单，但存在对依赖系统参数，电流响应速度慢，存在直流偏移量的缺点。本系统正是考虑到直接电流控制存在成本高实现复杂，故选择了实现起来相对简单的间接电流控制，但其存在着对系统参数依赖性比较大的缺点。（三）单个单元PWM整流器实现原理PWM整流器的模型电路如图2-1所示。从图2-1可以看出：PWM整流器的模型电路由交流回路、功率开关管桥路和直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势e以及网侧电感

3、L等，直流回路包括负载电阻以及负载电动势，功率开关管可由电压型或电流型桥路组成。图1PWM整流器的模型电路当不计功率开关管桥路损耗时，由交、直流侧功率平衡关系可得：(1)由式(1)不难理解：通过模型电路交流侧的控制，就可以控制其直流侧，反之通过直流侧的控制就可以控制其交流侧。以下主要从模型电路交流侧入手，分析PWM整流器的运行状态和控制原理。稳态条件下，PWM整流器交流侧的矢量关系如图2-2所示。为了简化分析，对于PWM整流器模型电路，只考虑其基波分量而忽略PWM谐波分量，并且不计交流侧电阻。这样可从图2分析得到：当以电

4、网电动势矢量为参考时，通过控制交流电压矢量V即可实现PWM整流器的四象限运行。(a)(b)(c)(d)图2PWM整流器交流侧的矢量关系图若假设不变，因此也固定不变，在这种情况下，PWM整流器交流电压矢量V端点运动轨迹构成了一个以为半径的圆。当电压矢量V端点位于圆轨迹A点时，电流矢量I比电动势矢量E滞后，此时PWM整流器网侧呈现纯电感特性，如图2(a)所示；当电压矢量V端点位于圆轨迹B点时，电流矢量I与电动势矢量平行且同向，此时PWM整流器网侧呈现纯电阻特性，如图2(b)所示；当电压矢量V端点位于圆轨迹C点时，电流矢量I比

5、电动势矢量E超前，此时PWM整流器网侧呈现纯电容特性，如图2(c)所示；当电压矢量V端点位于圆轨迹D点时，电流矢量I与电动势矢量平行且反向，此时PWM整流器网侧呈现负阻特性，如图2(d)所示。以上A，B，C，D四点是PWM整流器四象限运行的四个特殊工作状态点，进一步分析可得PWM整流器四象限运行规律如下：(1)当电压矢量V端点在圆轨迹AB上运动时，PWM整理器运行于整流状态。此时，PWM整流器需从电网吸收有功及感性无功功率，电能将通过PWM整流器由电网传输至直流负载。当PWM整流器运行在B点时，实现单位功率因数整流控制；

6、而在A点运行时，PWM整流器则不从电网吸收有功功率，而只从电网吸收感性无功功率。(2)当电压矢量V端点在圆轨迹BC上运动时，PWM整理器运行于整流状态。此时，PWM整流器需从电网吸收有功及容性无功功率，电能将通过PWM整理器由电网侧传输至直流负载。当PWM整流器运行至C点时，PWM整流器将不从电网吸收有功功率，而只从电网吸收容性无功功率。(3)当电压矢量V端点在圆轨迹CD上运动时，PWM整理器运行于有源逆变状态。此时PWM整理器向电网传输有功功率和容性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。当PWM整流器运行至D

7、点时，便可实现单位功率因数有源逆变控制。(4)当电压矢量V端点在圆轨迹DA上运动时，PWM整理器运行于有源逆变状态。此时PWM整流器向电网传输有功及感性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。显然，要实现PWM整流器的四象限运行，关键在于网侧电流的控制。一方面，可以通过控制PWM整流器交流侧电压，间接控制其网侧电流；另一方面，也可通过网侧电流的闭环控制直接控制PWM整理器的网侧电流。二间接可控整流的实现（一）可控整流数学模型所谓三相PWM整流器的数学模型就是根据三相PWM整流器的拓扑结构，利用电路基本定律(基尔霍

8、夫电压、电流定律)对PWM整流器所建立的一般数学描述。三相PWM整流器的主电路拓扑结构如图3所示：图3三相PWM整流器的主电路拓扑结构定义开关函数为：(2)则可以得到三相PWM整流器在三相静止坐标系下的数学模型为：(3)理想情况下，三相输入电压平衡，所以，式(3)可以简化为：(4)式(3)和式(4)是VSR在三相静止