整流电路和控制原理-教案

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1、现代电力电子及变流技术第六章整流器工作原理和控制技术第六章整流器工作原理和控制技术6.1不控整流电路结构和工作原理6.2单相PWM整流电路结构和工作原理6.3单相PWM整流器功率控制原理6.4三相PWM整流电路结构和工作原理6.5三相PWM整流器主要控制方法概述6.6三相PWM整流器功率控制技术6.1不控整流电路结构和工作原理电路结构最常用的是单相桥和三相桥结构电路中的电力电子器件采用整流二极管整个整流过程不可控单相整流电路工作原理+RCu1u2i2VD1VD3VD2VD4idiCiRud0iudqdp2pwti,ud

2、在u2正半周过零点至wt=0期间，因u2

3、容供电，也向负载供电；当没有二极管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规律下降。实际应用的情况6.1不控整流电路结构和工作原理考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形a）电路原理图b）轻载时的交流侧电流波形c）重载时的交流侧电流波形b)c)iaiaOOtt输出电压平均值Ud在（2.34U2~2.45U2）之间变化谐波和无功功率分析基础——非正弦电路中的情况6.1不控整流电路结构和工作原理非正弦电路的有功功率：P=UI1cosj1功率因数为：基波因数——n=I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比位移因数（基

4、波功率因数）——cosj1注：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。不控整流电流波形畸变，造成功率因数低电路结构6.2单相PWM整流电路结构和工作原理交流侧电感Ls主要为外接电抗器的电感，是电路正常工作所必须的。工作原理6.2单相PWM整流电路结构和工作原理采用SPWM控制开关器件动作，在交流输入端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和高次谐波；由于L的滤波作用，谐波电压只使i产生很小的脉动；当正弦信号波频率和电源频率相同时，i与电源频率相同；e一定时，

5、i幅值和相位仅由uab的基波幅值及其与e的相位差决定。改变uab基波的幅值和相位，可使i和e同相或反相，即实现单位功率因数。jwL6.3单相PWM整流器功率控制原理控制目标交流电流i和交流电压e的波形同步或反相；输出直流电压UD稳定在给定值UR。无功功率为零电路方程向量图注：通过调节uab的幅值和相位，可以实现e和i的同步或反相坐标系相量图包含了幅值和相位信息，可以构造静止直角坐标系αβ；相量图在αβ坐标系中匀速旋转，所有相量都可以理解为空间旋转矢量；构造坐标系dq，d轴方向与e方向一致，显然dq坐标系是同步旋转的。6

6、.3单相PWM整流器功率控制原理投影关系e、i、uab矢量在β上投影Esinθ、Isinφ、Uabsinγ代表这些量的实际值；e、i、uab矢量在α上投影Ecosθ、Icosφ、Uabcosγ代表这些量的虚拟值。坐标变换(Park变换)6.3单相PWM整流器功率控制原理回路方程瞬时功率6.3单相PWM整流器功率控制原理控制机理6.4三相PWM整流电路结构和工作原理电路结构网侧三相交流电压eA、eB、eC提供电能；流过三相交流电感L的电流分别iA、iB、iC；三相交流电流通过六个开关管(或二极管)整流出直流电流iD；直流

7、电流对直流电容C充电和提供给负载；输出直流电压为UD。6.4三相PWM整流电路结构和工作原理工作原理和前述的单相电路相似，只是从单相扩展到三相；采用SPWM控制开关器件动作，在交流输入端A、B和C形成SPWM电压；通过控制A、B和C点的电压，并在电感的作用下，iA、iB、iC为正弦波，且与输入电压同相(或反相)，即功率因数近似为1；6.5三相PWM整流器主要控制方法概述电压定向控制(VOC)一种基于同步旋转坐标的矢量控制方法，其实质是控制电流矢量与电压矢量所在的d轴重合方法三相电压和三相电流Park变换Clark变换i

8、d、iq控制的本质：iq=06.5三相PWM整流器主要控制方法概述虚拟磁链定向控制(VFOC)一种基于同步旋转坐标的矢量控制方法；控制思想是将三相交流电源和电感虚拟成一台交流电机，其中交流电源虚拟成电机的电势，交流电感虚拟成电机的定子电感；控制方法：将电流矢量控制到虚拟磁链的垂直方向上。省去了三相电流检测环节虚拟磁链为三相交流电源