【正文】 B I s U L a)整流運(yùn)行 d U s U L U R U AB I s a： 滯后 相角 d ， 和 同相， 整流狀態(tài) ，功率因數(shù)為 1。 PWM整流電路最基本的工作狀態(tài)。 ?UABsU??IssU?b： 超前 相角 d ， 和 反相，逆變狀態(tài)，說明 PWM整流電路可實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動(dòng)，這一特點(diǎn)對(duì)于需再生制動(dòng)的交流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)很重要 ?UABsU? ?IssU?《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 61 一 . PWM整流電路的工作原理 c)無(wú)功補(bǔ)償運(yùn)行 d U s U R U AB I s U L d) 超前角為 j j d U s U R U AB I s U L c： 滯后 相角 d， 超前 90176。 ，電路向交流電源送出無(wú)功功率，這時(shí)稱為 靜止無(wú)功功率發(fā)生器 （ Static Var Generator— SVG） 。 ?UABsU? ?IssU?d：通過對(duì) 幅值和相位的控制，可以使 比 超前或滯后任一角度 j 。 ?UABsU??Is《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 62 一 . PWM整流電路的工作原理 (2)對(duì) 單相全橋 PWM整流電路 工作原理的進(jìn)一步說明 整流狀態(tài)下 : us 0時(shí) ， （ V VD VD Ls） 和 （ V VD VD Ls）分別組成兩個(gè)升壓斬波電路 ， 以 （ V VD VD Ls） 為例 。 V2通時(shí) ， us通過 V VD4向 Ls儲(chǔ)能 。 V2關(guān)斷時(shí) ， Ls中的儲(chǔ)能通過VD VD4向 C充電 。 us 0時(shí)，（ V VD VDLs）和（ V VD VD Ls）分別組成兩個(gè)升壓斬波電路。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 63 一 . PWM整流電路的工作原理 2．三相 PWM整流電路 三相橋式 PWM整流電路，是 最基本 的 PWM整流電路之一， 應(yīng)用最廣 。 工作原理和前述的單相全橋電路相似，只是從單相擴(kuò)展到三相。 進(jìn)行 SPWM控制， 在交流輸入端 A、 B和 C可得 SPWM電壓 ，按圖 629a的相量圖控制，可使 ia、 ib、ic為正弦波且和電壓同相且功率因數(shù)近似為 1。 和單相相同，該電路也可工作在逆變運(yùn)行狀態(tài)及圖 c或 d的狀態(tài)。 圖 630 三相橋式 PWM整流電路 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 64 二 . PWM整流電路的控制方法 1. 間接電流控制 間接電流控制也稱為 相位和幅值控制 。 按圖 629a（ 逆變時(shí)為圖 629b） 的相量關(guān)系來控制整流橋交流輸入端電壓 ， 使得輸入電流和電壓同相位 ， 從而得到功率因數(shù)為 1的控制效果 。 圖 631， 間接電流控制的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 圖中的 PWM整流電路為圖 630的三相橋式電路 控制系統(tǒng)的閉環(huán)是整流器直流側(cè)電壓控制環(huán) 。 有多種控制方法 ， 根據(jù) 有沒有引入電流反饋 可分為兩種 間接電流 控制 、 直接電流 控制 。 圖 631 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 65 二 . PWM整流電路的控制方法 從整流運(yùn)行向逆變運(yùn)行轉(zhuǎn)換 首先負(fù)載電流反向而向 C充電 ， ud抬高 ， PI調(diào)節(jié)器出現(xiàn)負(fù)偏差 ，id減小后變?yōu)樨?fù)值 ， 使交流輸入電流相位和電壓相位反相 ， 實(shí)現(xiàn)逆變運(yùn)行 。 穩(wěn)態(tài)時(shí) ， ud和 仍然相等 ， PI調(diào)節(jié)器輸入恢復(fù)到零 ， id為負(fù)值 ，并與逆變電流的大小對(duì)應(yīng) 。 控制原理 和實(shí)際的直流電壓 ud比較后送入 PI調(diào)節(jié)器， PI調(diào)節(jié)器的輸出為一直流電流信號(hào) id， id的大小和整流器交流輸入電流幅值成正比。 穩(wěn)態(tài)時(shí)， ud= ， PI調(diào)節(jié)器輸入為零， PI調(diào)節(jié)器的輸出 id和負(fù)載電流大小對(duì)應(yīng)，也和交流輸入電流幅值相對(duì)應(yīng)。 *du負(fù)載電流減小時(shí)，調(diào)節(jié)過程和上述過程相反。 負(fù)載電流增大時(shí)， C放電而使 ud下降， PI的輸入端出現(xiàn)正偏差，使其輸出 id增大，進(jìn)而使交流輸入電流增大，也使 ud回升。達(dá)到新的穩(wěn)態(tài)時(shí)， ud和 相等， PI調(diào)節(jié)器輸入仍恢復(fù)到零，而 id則穩(wěn)定為新的較大的值，與較大的負(fù)載電流和較大的交流輸入電流對(duì)應(yīng)。 *du*du*du《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 66 二 . PWM整流電路的控制方法 控制系統(tǒng)中其余部分的工作原理 圖中上面的乘法器是 id分別乘以和 a、 b、 c三相相電壓同相位的正弦信號(hào) ， 再乘以電阻 R， 得到各相電流在 Rs上的壓降 uRa、 uRb和uRc。 圖中下面的乘法器是 id分別乘以比 a、 b、 c三相相電壓相位超前 π/2的余弦信號(hào) ， 再乘以電感 L的感抗 ， 得到各相電流在電感 Ls上的壓降 uLa、 uLb和 uLc。 各相電源相電壓 ua、 ub、 uc分別減去前面求得的輸入電流在電阻 R和電感 L上的壓降 ， 就可得到所需要的交流輸入端各相的相電壓 uA、uB和 uC的信號(hào) ， 用該信號(hào)對(duì)三角波載波進(jìn)行調(diào)制 ， 得到 PWM開關(guān)信號(hào)去控制整流橋 ， 就可以得到需要的控制效果 。 存在的問題 在信號(hào)運(yùn)算過程中用到電路參數(shù) Ls和 Rs， 當(dāng) Ls和 Rs的運(yùn)算值和實(shí)際值有誤差時(shí) ， 會(huì)影響到控制效果 。 是基于系統(tǒng)的靜態(tài)模型設(shè)計(jì)的 ， 其動(dòng)態(tài)特性較差 。 間接電流控制的系統(tǒng)應(yīng)用較少 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 67 二 . PWM整流電路的控制方法 2. 直接電流控制 有不同的電流跟蹤控制方法，圖 632給出一種最常用的采用電流滯環(huán)比較方式的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。 圖 632 直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 通過運(yùn)算求出交流輸入電流指令值，再引入交流電流反饋，通過對(duì)交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 68 二 . PWM整流電路的控制方法 ? 控制系統(tǒng)組成 ? 雙閉環(huán)控制系統(tǒng) ， 外環(huán)是直流電壓控制環(huán) ， 內(nèi)環(huán)是交流電流控制環(huán) 。 ? 外環(huán)的結(jié)構(gòu) 、 工作原理和圖 631間接電流控制系統(tǒng)相同 。 ? 外環(huán) PI調(diào)節(jié)器的輸出為 id， id分別乘以和 a、 b、 c三相相電壓同相位的正弦信號(hào) ， 得到三相交流電流的正弦指令信號(hào) ， 和 。 ? ， 和 分別和各自的電源電壓同相位 ， 其幅值和反映負(fù)載電流大小的直流信號(hào) id成正比 ， 這是整流器運(yùn)行時(shí)所需的交流電流指令信號(hào) 。 ? 指令信號(hào)和實(shí)際交流電流信號(hào)比較后 ， 通過滯環(huán)對(duì)器件進(jìn)行控制 ， 便可使實(shí)際交流輸入電流跟蹤指令值 。 *ai *bi*ci*ai *bi *ci《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 69 二 . PWM整流電路的控制方法 圖 632 直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 優(yōu)點(diǎn) 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 電流響應(yīng)速度快 ， 系統(tǒng)魯棒性好 。 獲得了 較多的應(yīng)用 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 70 第六章 PWM控制技術(shù) ? 小結(jié) PWM控制技術(shù)的地位 ? PWM控制技術(shù)是在電力電子領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用 ， 并對(duì)電力電子技術(shù)產(chǎn)生了十分深遠(yuǎn)影響的一項(xiàng)技術(shù) 。 器件與 PWM技術(shù)的關(guān)系 ? IGBT、 電力 MOSFET等為代表的全控型器件的不斷完善給 PWM控制技術(shù)提供了強(qiáng)大的物質(zhì)基礎(chǔ) 。 PWM控制技術(shù)用于直流斬波電路 ? 直流斬波電路實(shí)際上就是直流 PWM電路 ， 是 PWM控制技術(shù)應(yīng)用較早也成熟較早的一類電路 ， 應(yīng)用于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)就構(gòu)成廣泛應(yīng)用的 直流脈寬調(diào)速系統(tǒng) 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 71 第六章 PWM控制技術(shù) ? 小結(jié) PWM控制技術(shù)用于交流 — 交流變流電路 ? 斬控式交流調(diào)壓電路和矩陣式變頻電路是 PWM控制技術(shù)在這類電路中應(yīng)用的代表 。 ? 目前其應(yīng)用都還不多 。 ? 但矩陣式變頻電路因其容易實(shí)現(xiàn)集成化 ， 可望有良好的發(fā)展前景 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 72 第六章 PWM控制技術(shù) ? 小結(jié) PWM控制技術(shù)用于 逆變電路 ? PWM控制技術(shù)在逆變電路中的應(yīng)用最具代表性 。 ? 正是由于在逆變電路中廣泛而成功的應(yīng)用 ， 才奠定了PWM控制技術(shù)在電力電子技術(shù)中的突出地位 。 ? 除功率很大的逆變裝置外 ， 不用 PWM控制的逆變電路已十分少見 。 ? 第五章因尚未涉及到 PWM控制技術(shù) ， 因此對(duì)逆變電路的介紹是不完整的 。 學(xué)完本章才能對(duì)逆變電路有較完整的認(rèn)識(shí) 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 73 第六章 PWM控制技術(shù) ? 小結(jié) PWM控制技術(shù)用于 整流電路 ? PWM控制技術(shù)用于整流電路即構(gòu)成 PWM整流電路 。 ? 可看成逆變電路中的 PWM技術(shù)向整流電路的延伸 。 ? PWM整流電路已獲得了一些應(yīng)用 ， 并有良好的應(yīng)用前景 。 ? PWM整流電路作為對(duì)第二章的補(bǔ)充 ， 可使我們對(duì)整流電路有更全面的認(rèn)識(shí) 。 《 電力電子技術(shù) 》 校級(jí)精品課 第六章 PWM技術(shù) 龍巖學(xué)院物理與機(jī)電學(xué)院電氣教研組 74 第六章 PWM控制技術(shù) ? 小結(jié) PWM控制技術(shù)與 相位控制技術(shù) ? 以第二章相控整流電路和第 4章交流調(diào)壓電路為代表的相位控制技術(shù) 至今在電力電子電路中仍占據(jù)著 重要 地位 。 ? 以 PWM控制技術(shù)為代表的 斬波控制技術(shù) 正在越來越占據(jù)著 主導(dǎo) 地位 。 ? 相位控制和斬波控制分別簡(jiǎn)稱 相控 和 斬控 。 ? 把兩種技術(shù)對(duì)照學(xué)習(xí) ， 對(duì)電力電子電路的控制技術(shù)會(huì)有更明晰的認(rèn)識(shí) 。