数字传动技术结业论文浅谈PWM整流器

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1、信息科学与工程学院课程名称：数字传动技术班级：自动化（卓越）班学号：姓名：任课教师：浅谈PWM整流器1.PWM整流器概述随着绿色能源技术的快速发展，PWM整流器技术已成为电力电子技术研究的热点和亮点。PWM整流器可成为理想的用电设备或电网与其它电气设备的接口，因为它可以实现无电网污染和可调整的功率因数。随着电力电子技术的发展，功率半导体开关器件性能不断提高，已从早期广泛使用的半控型功率半导体开关，如普通晶闸管(SCR)发展到如今性能各异且类型诸多的全控型功率开关.如双极型晶体管(BJT)、门极关断晶闸管(GTO)、绝缘栅双极型晶体

2、(IGBT)、集成门极换向晶闸管(IGCT)、功率场效应晶体管(MOSFET)以及场控晶闸管(MCT)等。而20世纪90年代发展起来的智能型功率模块(TPM)则开创了功率半导体开关器件新的发展方向。功率半导体开关器件技术的进步，促进T电力电子变流装置技术的迅速发展，出现了以脉宽调制(PWM)控制为基础的各类变流装置，如变频器、逆变电源、高频开关电源以及各类特种变流器等，这些变流装置在国民经济各领域中取得了广泛应用。但是，目前这些变流装置很大一部分需要整流环节以获得直流电压，由于常规整流环节广泛采用了二极管不控整流电路或晶闸管相控整

3、流电路.因而对电网注入了大量谐波及无功，造成了严重的电网“污染”。治理这种电网“污染”最根本措施就是耍求变流装置实现网侧电流止弦化且运行于单位功率因数。其主要思路就是将PWM技术引人整流器的控制Z屮，使整流器网侧电流正弦化且可运行于单位功率因数。根据能量是否可双向流动，派生出两类不同拓扑结构的PWM整流器，即可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器。能量可双向流动的PWM整流器不仅体现出AC/DC变流特性(整流)，而且还可呈现出DC/AC变流特性(有源逆变)，因而确切地说，这类PWM整流器实际上是一种新型的可逆PWM变流器。经过儿十年

4、的研究与发展，PWM整流器技术已趋成熟。PWM整流器主电路已从早期的半控型器件桥路发展到如今的全控烈器件桥路，其拓扑结构已从单相、三相电路发展到多相组合及多电平拓扑电路；PWM开关控制由单纯的硬开关调制发展到软开关调制功率等级从千瓦级发展到兆瓦级，而在主电路类型上既有电压型整流器(VoltageSourceRectifier--VSR),也有电流源型整流器(CurrentSourceRectifiei、--CSR),并且两者在T业上均成功地投人了应用。由于PWM整流器实现了网侧电流止弦化且运行于单位功率因数，甚至能量的双向传输，因

5、而真正实现了“绿色电能变换”o由于PWM整流器网侧呈现出受控电流源特性，因而这一特性使PWM整流器及其控制技术获得进一步的发展和拓宽，并取得了更为广泛和更为重要的应用，如静止无功补偿(SVG)、有源电力滤波(APF)、统一潮流控制(UPFC)、超导储能(SMES)、高压直流输电(HVDC)、电气传动(ED)、新型UPS以及太阳能、风能等可再生能源的并网发电等。2.PWM整流器分类1电压型按直流储能形式分类｛电流型［单相电路按电网相数分类｛三相电路〔多相电路按电网相数分类PWM整流器＜按调制电平分类〔二电平电路｛三电平电路I多电平电

6、路3.三相电压型PWM整流器结构及基本原理在上述各种类型PWM整流器屮，其屮三和电压型PWM整流器具有输入电流正弦性好、可获得单位功率因数、能量可实现双向流动等特性，消除了传统意义上的整流电路中存在谐波含量大、功率因数低和能量不能回馈等问题。冃前其已被广泛用于改造电网污染和提高电能利用率。图1为三相电压型PWM整流器的电路模型，网侧三相交流电压提供电能，流过三相交流电感L的电流分别为iA,iB,iCo,三相交流电流通过6个开关管（或二极管）整流出直流电流iD,直流电流对直流电容Cd。充电和提供给负载，未知负载R两端输出直流电压为U

7、D。系统的控制冃标为：三相交流电流iA,iB,ic分别跟踪三相交流电压波形,输出直流电压稳定在给定值Ur.Id1三相整流器由图1可得:(1)式中UAG,UBG,UCG分别为桥臂A、B、C点电压。2.三相PWM整流器控制策略一一矢量控制三相PWM整流器控制策略有很多种，为了使PWM整流电路在工作时输入电流为正弦波且与电压同相或反相，其控制技术也在不断地发展，目前有多种控制方法町以在PWM整流器中应用。根据是否引入交流电流反馈可以分为：没有引入的为间接电流控制；引入的为直接电流控制。间接电流控制(也称幅相控制)的基本思路源于整流器的稳

8、态电压平衡关系，最显著的优点是结构简单，静态特性良好,但其稳定性很差，电流的动态响应慢，且对系统参数波动较为敏感。直接电流控制曲有较好的动、静态性能而使之应用广泛，具体控制方案有：矢量控制、状态反馈控制、无差拍控制、极点配置、二次型最优控制等，其中