资源描述：
《PWM高频整流技术》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、第19卷第2期佛山科学技术学院学报(自然科学版)Vol.19No.22001年6月JournalofFoshanUniversity(NaturalScienceEdition)Jun.2001文章编号:1008-0171(2001)02-0022-05PWM高频整流技术1213屈莉莉,秦忆,杨兆华,杨振坤(1.佛山科学技术学院自动化系,广东佛山528000;2.佛山科学技术学院校长办公室,广东佛山5280003.西安交通大学电气工程学院,陕西西安710049)摘要:对PWM高频整流器的主电路拓扑结构、工作原理作了简要叙述,特别是对国内外PWM高
2、频整流器的各种控制方式及其存在的问题和发展动向进行了综述,介绍了一些新型控制技术及其应用情况。关键词:PWM;高频整流器;控制技术中图分类号:TM7文献标识码:A在工业领域需要的大量AC-DC整流电源中,传统的整流方式通常采用不控整流或相控整流方式。采用不控整流方式的整流器存在从电网吸取畸变的电流,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的功率因数很低,由换流引起的电网电压波形畸变,动态响应慢等缺点。近年出现的全控型器件构成的高频PWM整流器,通过控制整流桥臂上各开关管的导通和关断,使电路的
3、输入电流近似为正弦,并且使其与输入电压同相位,具有功率因数高,输出电压纹波小,可以实现能量的双向传输,动态响应好等优点,因而成为研究的热点。本文重点介绍国内外在PWM高频整流技术的拓扑结构、工作原理、控制技术等方面的研究情况。1典型PWM高频整流器的主电路拓扑结构及工作原理PWM高频整流器的主电路拓扑结构根据输出特性可划分为电压型与电流型两种;根据电源相数可划分为单相半桥、单相全桥和三相全桥三种;此外,还有三电平三相PWM高频整流电路和电压型双PWM变频电路等。这类电路的特点之一是可以实现能量的双向流动。本文以单相全桥电压型PWM高频整流器为例说
4、明其工作原理,其他各种PWM高频整收稿日期:2001-02-16基金项目:佛山市科委攻关项目(00-SG-16)作者简介:屈莉莉(1968-),女,湖北老河口市人,佛山科学技术学院自动化系讲师,主要从事电力电子技术与应用的研究。秦忆(1945-),男,湖南东安人,佛山科学技术学院校长,教授,华中科技大学博士生导师,主要从事电力电子与电力传动方面的教学与科研工作。第2期屈莉莉等:PWM高频整流技术23流器的主电路拓扑结构参见文献[1]和[2]。图1是单相全桥电压型PWM整流器主电路。其工作原理为:通过对开关K1,K2,K3,K4进行控制,就可在桥的
5、交流输入端产生一个正弦调制波uAN,uAN中不含低次谐波成分,只含有与正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量和与三角载波有关的频率很高的谐波。由于电感Ls的滤波作用,高次谐波只会使交流电流iN产生很小的脉动。在理想情况下,当正弦信号波的频率和电源频率相同时,iN为与电源同频率的正弦波。此时,交流侧功率因数接近1。忽略电感电流的高次谐波,整流器单位功率因数时的电压向量图如图2所示。通过控制整流器交流侧基波电压的幅值和相位即可控制整流器功率流向和功率因数角。这说明,PWM整流电路在单位功率因数下,既可以运行在整流状态,也可以运行在逆变状态。图1单相全
6、桥电压型PWM整流器主电路图2整流器单位功率因数向量图2PWM高频整流器的控制技术控制技术是PWM高频整流器发展的关键。根据是否直接选取瞬态电感电流作为反馈和被控制量,PWM高频整流器的控制分为直接电流控制和间接电流控制两种:引入交流电流反馈的称为直接电流控制;没有引入交流电流反馈的成为间接电流控制。2.1直接电流控制直接电流控制是一种通过对交流电流的直接控制而使其跟踪给定电流信号的控制方法。其控制方式主要有滞环电流控制(HCC)、预测电流直接控制(PICC)及非线性载波控制(NLC)等方式。2.1.1滞环电流控制滞环电流控制是一种电流瞬时值反馈
7、控制,常用于对电压型PWM整流器的控制。在此方式中,把给定电流信号与交流电流实际输入信号进行比较,两者的偏差作为滞环比较器的输入,通过滞环比较器产生控制主电路中开关通断的PWM信号,该PWM信号经驱动电路控制主电路开关的通断,从而控制交流电流信号的变化。采用滞环比较的电流控制系统优点是结构简单,电流响应速度快,控制运算中未使用电路参数,系统鲁棒性好,应用较广。缺点是开关频率在一个工频周期内不固定,谐波电流频谱随机分布,因而给滤波器的设计带来困难。目前,滞环电流控制方式研究的主要问题是改进频率不恒定的缺点,如将滞环控制与恒24佛山科学技术学院学报(
8、自然科学版)第19卷[3]频控制相结合,但这又增加了控制的复杂程度。2.1.2预测电流直接控制预测电流控制的思想是从开关的在线优化出发,
