【正文】 √圖 b中超前的相角為 d，和的相位正好相反，電路工作在 逆變狀態(tài) ，說明 PWM整流電路可以實(shí)現(xiàn)能量正反兩個(gè)方向的流動 。 48/60 PWM整流電路的工作原理 √圖 c中滯后的相角為 d，超前 90176。 ，電路在向交流電源送出無功功率，這時(shí)的電路被稱為 靜止無功功率發(fā)生器（ Static Var Generator— SVG） 。 √在圖 d的情況下，通過對 幅值和相位的控制，可以使 比 超前或滯后任一角度 ?。 圖 731 PWM整流電路的運(yùn)行方式相量圖 a) 整流運(yùn)行 b) 逆變運(yùn)行 c) 無功補(bǔ)償運(yùn)行 d) 超前角為 ? ?Is?UAB?Is sU?49/60 PWM整流電路的工作原理 圖 730 b)單相全橋電路 ? 整流運(yùn)行狀態(tài) √當(dāng) us0時(shí)，由 V VD VD Ls和 V VD VD Ls分別組成了兩個(gè)升壓斬波電路 。 √以包含 V2的升壓斬波電路為例，當(dāng) V2導(dǎo)通時(shí)， us通過 V VD4向 Ls儲能，當(dāng) V2關(guān)斷時(shí)， Ls中儲存的能量通過 VD VD4向直流側(cè)電容 C充電。 √當(dāng) us0時(shí)，由 V VD VD Ls和 V VD VD Ls分別組成了兩個(gè)升壓斬波電路 ，工作原理和 us0時(shí)類似。 ◆ 電壓型 PWM整流電路是 升壓型整流電路 ，其輸出直流電壓可以從交流電源電壓峰值附近向高調(diào)節(jié)，使用時(shí)要注意電力半導(dǎo)體器件的保護(hù)；同時(shí)也要注意，向低調(diào)節(jié)就會使電路性能惡化，以至不能工作。 50/60 PWM整流電路的工作原理 負(fù)載 圖 732 三相橋式 PWM整流電路 ■ 三相 PWM整流電路 ◆ 是最基本的 PWM整流電路之一，其應(yīng)用也最為廣泛。 ◆ 電路的工作原理也和前述的單相全橋電路相似，只是從單相擴(kuò)展到三相。 ◆ 對電路進(jìn)行 SPWM控制 ，在橋的交流輸入端 A、 B和 C可得到SPWM電壓，對各相電壓按圖 731a的相量圖進(jìn)行控制，就可以使各相電流 ia、 ib、 ic為正弦波且和電壓相位相同，功率因數(shù)近似為 1。 ◆ 該電路也可以工作在圖 731b的逆變運(yùn)行狀態(tài)及圖 c或 d的狀態(tài)。 51/60 PWM整流電路的控制方法 圖 733 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ■ 根據(jù)有沒有引入 電流反饋 可以將這些控制方法分為兩種，沒有引入交流電流反饋的稱為 間接電流控制 ，引入交流電流反饋的稱為 直接電流控制 。 ■ 間接電流控制 ◆ 也稱為 相位和幅值控制 ，按照圖 731a（逆變運(yùn)行時(shí)為圖 731b）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。 ◆ 控制系統(tǒng)的閉環(huán)是整流器直流側(cè) 電壓控制環(huán) 。 三相橋式電路 52/60 PWM整流電路的控制方法 圖 733 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ◆ 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 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)載電流大小對應(yīng)，也和交流輸入電流幅值相對應(yīng)。 ? 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應(yīng)。 ? 負(fù)載電流減小時(shí)，調(diào)節(jié)過程和上述過程相反。 *du*du*du53/60 PWM整流電路的控制方法 圖 733 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ? 從整流運(yùn)行變?yōu)槟孀冞\(yùn)行時(shí) √負(fù)載電流反向而向直流側(cè)電容 C充電，使 ud抬高， PI調(diào)節(jié)器出現(xiàn)負(fù)偏差，其輸出 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。 √達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)， ud和 仍然相等， PI調(diào)節(jié)器輸入恢復(fù)到零，其輸出 id為負(fù)值，并與逆變電流的大小相對應(yīng)。 *du54/60 PWM整流電路的控制方法 圖 733 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) ◆ 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，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 ?/2的余弦信號，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。 55/60 PWM整流電路的控制方法 ? 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，用該信號對 三角波載波 進(jìn)行調(diào)制，得到 PWM開關(guān)信號去控制整流橋，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 動態(tài)特性 較差。 圖 733 間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 56/60 PWM整流電路的控制方法 圖 734 直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 ■ 直接電流控制 ◆ 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，通過對交流電流的直接控制而使其跟蹤指令電流值。 ◆ 圖 734的控制系統(tǒng)是一個(gè)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)，其 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) 。 ◆ 控制原理 ? 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，得到三相交流電流的正弦指令信號 i*a， i*b和 i*c。 電流滯環(huán)比較方式 57/60 PWM整流電路的控制方法 ? i*a， i*b和 i*c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 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。 ? 指令信號和實(shí)際交流電流信號比較后，通過 滯環(huán) 對器件進(jìn)行控制，便可使實(shí)際交流輸入電流跟蹤指令值。 ◆ 采用滯環(huán)電流比較的直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，控制運(yùn)算中未使用電路參數(shù)，系統(tǒng) 魯棒性 好，因而獲得了較多的應(yīng)用。 圖 734 直接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 電流滯環(huán)比較方式 58/60 本章小結(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)。 ■ PWM技術(shù)與器件的關(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) 。 ■ 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。 59/60 本章小結(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 4章因尚未涉及到 PWM控制技術(shù)，因此對逆變電路的介紹是不完整的，學(xué)完本章才能對逆變電路有較完整的認(rèn)識。 ■ 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整流電路作為對第 3章的補(bǔ)充，可使我們對整流電路有更全面的認(rèn)識。 60/60 本章小結(jié) ■ PWM控制技術(shù)與相位控制技術(shù) ◆ 以第 3章相控整流電路和第 6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稱 相控 和 斬控 。 ◆ 把兩種技術(shù)對照學(xué)習(xí)，對電力電子電路的控制技術(shù)會有更明晰的認(rèn)識。