第6章(3)：高频PWM整流器32ppt.ppt

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1、现代电力电子技术第6章（3）高频PWM整流器主讲申群太第6章（3）高频PWM整流器1、含有源功率因数校正的单相整流器1、1谐波电流的危害及改善措施（1）单相整流器是应用极为广泛的一种电力电子变换器。其电路有两点：◆单相不控制整流电路◆单相可控制整流电路图5-30其主要缺点：◆输入交流电流is波形严重畸变，呈脉冲状。（2）谐波电流对电网有严重的危害作用：◆谐波电流流过线路阻抗造成谐波电压降，使电网电压发生畸变。◆谐波电流使线路和配电变压器发热，损坏电器设备。◆谐波电流会引起电网LC谐振。◆相控整流谐波电

2、流使交流输入端功率因数下降，功耗加大，效率降低。（3）改善措施：①附加无源滤波器◆在整流器和电容之间串入一个滤波电感，减小电流脉冲成份。◆在交流侧并联接入谐振滤波器，使ic的谐波电流经LC谐波器滤掉而不进入交流电源。◆无源LC滤波器优点：◇简单◇成本低◇可靠性高◇电磁干扰EMI小缺点：◇体积、重量大◇难以得到高功率因数◇工作性能与频率，负载变化及输入电压变化有关◇电感与电容间有较大的充放电电流，并可能引发电路L、C谐振。②附加有源功率因数校正器或采用高频PWM整流◆在整流器和电容之间接入一个DC-DC

3、开关变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流is波形跟踪交流输入正弦电压波形，可以使is接近正弦并与vs同相。使输入端总谐波畸变率THD小于5%，功率因数可提高到0.99或更高。优点：◇体积小、重量小；◇输出电压也可以保持恒定，或调控为指令值。缺点：◇电能只能从交流电源流向直流侧负载应用：◇AC-DC开关电源，交流不间断电源（UPS），荧光电子镇流器及其他电子仪器中。1、2含Boost型功率因数校正器的高频整流器（1）结构原理：图5-31（a)电路①主电路：由单相桥式不控整流器和DC-DCBoost变换

4、器组成。②控制电路：由电压误差放大器VA，电流误差放大器CA，乘法器和驱动器组成。图5-31（a)电路（2）APFC的工作原理◆外环电压闭环控制：自动保持输出电压V0恒定为指令值◆内环电流闭环控制：自动调节电流ic=is跟踪指值irir=K.vdc=Kvs◇K为电压放大器的输出量其波形与交流电压vs相同即指令电流值ir是与交流电源vs同相位的正弦波◇所以输入电流is(iL)的波形与交流电源电压vs的波形同相，输入端功率因素接近于1。◆波形分析：输入电流被高频PWM调制，使脉冲波形调制成接近正弦波。图5

5、-31(b)输入iL、iS波形和输入电压vdc、vs波形（3）APFC的主要优点：◆输入电流连续，电磁干扰EMI小，无线电频率干扰RFI低；◆有输入电感L，可减少对输入滤波器的要求，并可防止电网对主电路高频瞬态冲击。◆开关器件T的电压不超过输出电压值；◆容易驱动开关器件，其参数端点的电位为OV缺点：◆输入输出间无绝缘。1、3带反馈式功率因数校正器的高频整流器（1）原理结构：图5-32◆反激电路中的变压器起着储能元件的作用控制电路：◇电压闭环控制，电压调节器VA为PI，输出值为△V。◇PWM形成电路根据

6、△V的大小产生脉变宽驱动信号。（2）工作原理：◇当开关管T导通，i1由零上升到ip,电感储能，变压器二次侧二极管阻断，i0=0◇当开关管T截止，i1=0，D导通，i2=i0向电容充电，并向负载供电，i2线性下降至零，电感L2释放磁能。◇T的驱动由PWM形成电路产生。输出电压由VA构成电压闭环控制自动维持恒定。◆电流峰值ip的大小与开关导通时间ton和直流电压瞬时值vdc=vs的乘积成正比。∴is与vs瞬时值成正比。由脉动频率很高，峰值ip及其平均值都正比于该瞬间的正弦电压瞬值，经较小的L.C滤波后则i

7、s变为与电源电压vs同相的正弦电流is结论：前述单相PWM整流器：◇有功率因数校正◇无能量回馈工作2、三相高频PWM整流2、1能量可回馈的高频PWM整流电路（1）能量可回馈PWM整器电路的特点◆整流器采用全控型半导体开关器件◆可控输入电流为正弦，且与输入电压同相位，功率因数近似为1（也可以为任意值）◆可实现交直流侧的双向能量流动。（2）PWM整流器拓朴结构◆单相半桥电压型PWM整流器◆单相全桥电压型PWM整流器升压型图：5-33图：5-34◆三相电压型PWM整流器◆三相电流型PWM整流器（降压型）图5

8、-35图5-36①由于输出电感的存在，没有桥臂直通过流和输出缺路的问题。◆电流型整流器通常要经过LC滤波器再和电网联接，◆直流侧的平波电感和交流侧LC滤波器的重量、体积都比较大。②电流型PWM整流器应用不广泛的原因◇电流型整流器输出电感的体积、重量和损耗比较大◇常用的现代全控器件IGBT，P-MOSFET都是有反并联二极管反向自然导通的开关器件，为防止电流反方向流动而必须再串联一个二极管，因此，主电路构成不方便，且通态损耗大。2、2交流直流双向变换器工作