【正文】 壓型和電流型，在研究和實際應用中都是以電壓型 PWM 整流器為主。對于大功率場合，研究主要集中在多電平拓撲結(jié)構(gòu)、變流器組合以及軟開關技術(shù)上。功率半導體開關器件技術(shù)的進步，促進了電力電子變流裝置技術(shù)的迅速發(fā)展 ,PWM 整流器的研究一直是學術(shù)界關注的熱點。這一時期 PWM整流器的研究主要集中于以下幾個方面： 器的建模與分析； PWM 整流器的電流控制； ； 略研究； PWM整流器研究。按不同的方式可以如下分類 : 按直流儲能形式可以分為電壓型和電流型。電流型的特點是直流側(cè)串聯(lián)電感，使 CSR直流側(cè)呈高阻抗的電流 源特性。按電網(wǎng)相數(shù)可以分為單相電路、三相電路和多相電路。按橋路結(jié)構(gòu)可以分為半橋電路和全橋電路。 三相電壓型 PWM 整流器（ VSR）分析 4 以三相電壓型半橋式整流電路進行分析， 如圖 。因此三相 VSR共有 8種開關模式，可以用單極性二值邏輯開關函數(shù) js （ j=1,2,3）來描述，即 )3,2,1({ ,10 j 39。 ?? js j jj VDV VDVj 導通導通 (21) 圖 三相電壓型 PWM整流器的拓撲結(jié)構(gòu) 對三相電壓型 PWM整流器的換流方式進行分析。所以定義三相電網(wǎng)電壓為： ??????????????)32sin()32sin(sin?????tUetUetUemcmbma （ 22） 設計要求是在單位功率因數(shù)條件下的整流，所以電流 ai ， bi ， ci 和三相電壓 aU ， bU ， cU同相。 圖 三相電壓波形 將每個周期分成 6個區(qū)間 ，如圖中所示。 以區(qū)間 5為例，分析電路的換流方式。 1)三相下橋臂導通，此時交流側(cè)電感充電，直流側(cè)電容對負載放電； 2)a,b兩相下橋臂和 c相上橋臂導通，此時電感對 電容充電； 3)a,c相上橋臂和 b相下橋臂導通，此時電感仍對電容充電； 4)三相上橋臂導通，此時電感充電，電容對負載放電。具體分析如下： 交流側(cè)電壓（以 a相為例） 由圖 三相電壓型 PWM整流器的拓撲結(jié)構(gòu)可以得到： a相電壓方程： )()()( 00 tVtVtV NaNa ?? （ 24） b相電壓方程： )()()( 00 tVtVtV NbNb ?? （ 25） c相電壓方程： )()()( 00 tVtVtV NcNc ?? （ 26） 由上面三個方程可以 得到： 3 )()()()(0 tVtVtVtV cNbNaNN ???? （ 27） 當采用單極性二值邏輯開關函數(shù)描述時，得： ),()( cbajVStV dcjjN ?? （ 28） 三相電壓型 PWM整流電路 a相 交流側(cè)電壓 )(0tVa 的開關函數(shù)表達式為： dccbaa VSSStV 32)(0 ??? （ 29） 網(wǎng)側(cè) a相電感端電壓 )(tVLa )()()( 0 tVtetV aaLa ?? （ 210） 網(wǎng)側(cè) a相電流 )(tia 忽略電壓型 PWM電路網(wǎng)側(cè) a相等效電阻（ b， c兩相也進行類似處理），得： ?? ??? dttVteLdttVLtiaaLaa )]()([1)(1)( 0 （ 211） 直流側(cè)電流 )(tidc 忽略三相電壓型 PWM整流電路損耗，其交、流側(cè)的功率平衡關系為： ?? ?cbaj dcdcjNj VtitVti, )()()( （ 212） 得到直流側(cè)與三相交流側(cè)電流的關系式： ccbbaadc StiStiStiti )()()()( ??? （ 213） 直流側(cè)電壓 )(tVdc 由于 )(tidc 波形為 PWM波形，三相電壓型 PWM整流電路直流側(cè)電壓必然會波動。 三相電壓型 PWM 整流器的電流控制技術(shù) 目前， 根據(jù)有沒有引入電流反饋可以將三相 VSR控制方法分為兩種，引入交流電流反饋的稱為直接電流控制，沒有引入交流電流反饋的稱為間接電流控制。 三相 VSR間接電流控制 三相 VSR間接電流控制是通過直接控 制 VSR交流側(cè)電壓來達到控制 VSR交流側(cè)電流的，而不需要設置交流電流傳感器來構(gòu)成電流閉環(huán)控制，所以是一種簡單的 VSR控制方案。這種方式的優(yōu)點在于控制簡單。 圖 a相 PWM控制算法的三相 VSR靜態(tài)間接電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。如上圖所示，將直流側(cè)電壓進行采樣后，與 給定電壓值進行比較。變壓器為同步變壓器，主要是為了保證采樣電壓和交流側(cè)電壓是同相位的。交流側(cè)電流峰值指令信號 *mI 與待定比例系數(shù) K1,K2，K3進行相關計算后，再與同步交流側(cè)電壓進行控制運算，最后輸出三相正弦調(diào)制波信號。 三相 VSR直接電流控制 三相 VSR直接電流控制是針對三相 VSR間接電流控制的缺點（動態(tài)響應比較慢，對系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏）而提出來的。 最簡單、應用最為廣泛的控制策略是滯環(huán) PWM電流控制，它具有較好的系統(tǒng)穩(wěn)定性和快速性。 7 圖 三相 VSR滯環(huán)電流控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 該三相 VSR滯環(huán)電 流控制系統(tǒng)是一個雙閉環(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)。由于未發(fā)生相位的改變，因此 *ai ， *bi 和 *ci 分別和各自的電源電位同相位，其幅值與 sI 成正比，這就是 PWM整流器能滿足單位功率因數(shù)運行時電流內(nèi)環(huán)所需要的交流電流指令信號。以 a相為例，當實際電流 2/* haa iii ?? 時，調(diào)制電路的輸出使系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)輸入電流增大；當實際電流 2/* haa iii ?? 時，調(diào)制電路的輸出使系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)輸入電流減小。由于加入了電流內(nèi)環(huán)，所以可以提高三相 VSR 限流保護能力。雙閉環(huán)系統(tǒng)也是一個一階系統(tǒng)，屬于無條件穩(wěn)定系統(tǒng)，因此在設計時，參數(shù)的計算比較簡單 SPWM 調(diào)制波的實現(xiàn) 89C52簡介 89C52是 INTEL公司 MCS51系列單片機系列中的增強型產(chǎn)品，作為以 CMOS工藝技術(shù)制造的高性能 8位單片機。 對于 89C52單片機進行簡略概述，如下所述： 189C52的工作電壓為 ； 具有 32個雙向 I/O口； 封裝形式有 PDIP和 PLCC； 重要引腳功能有： 1） RST引腳： 89C52的復位引腳； 2） ALE/PROG 引腳：在 FLASH編程時，用于輸入編程脈沖；在其它時間，輸出正脈沖信號，且頻率為 1/6； 3） PSEN 引腳：外部程序存儲器的選通信號； 4） EA 引腳：當該引腳為低電平時，直接訪問外部數(shù)據(jù)存儲器；當該引腳為高電平 8 時，先訪問內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲器； 5） XTAL1和 XTAL2引腳：主要是用于組成時鐘電路。 與霍爾電壓傳感器一起組成 直流側(cè)電壓檢測電路。 SA8281工作原理簡介 SA8281是由 MITEL公司生產(chǎn)的一種用于三相 SPWM波發(fā)生和控制的集成電路，基于 SA8281和 89C52 的變頻器具有電路簡單、功能齊全、性能價格比高、可靠性好等優(yōu)點。其 DIP封裝引腳如圖 。 圖 SA8281的引腳排列 SA8281各引腳功能簡介 與微處理器的接口和控制引腳 AD0 和 AD7：數(shù)據(jù)和地址復用總線。 SPWM脈沖輸出和控制引腳為： 9 1） RPHB、 YPHB、 BPHB引腳：分別通過驅(qū)動電路控制 R、 Y、 B的下臂開關管。 3） SET TRIP引腳：通過該引腳可以快速關斷所有 SPWM信號輸出，高電平有效。當 SET TRTP 有效時， TRIP 為低電平，表示輸出已經(jīng)閉鎖。 6） WSS引腳：輸出采樣波形。 2） CLK引腳：時鐘輸入端。 SA8281的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及工作原理分析 SA8281的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖 。 圖 SA8281與 89C52的接口原理圖 如圖 ， 89C52的 PO 口與 SA8281的地址數(shù)據(jù)總線直接連接， 3條控制線、 WR 、 RD 、ALE分別與 89C52相應的引腳進行連接。由于 89C52單片機沒有非屏蔽中斷，設計時將所有故障信號合并后，傳送到 SA8281的 SET TRIP引腳，從而實現(xiàn)有故障時的快速閉鎖， 10 并通過引腳 TRIP產(chǎn)生中斷，在中斷服務程序中進行故障的處理及恢 復等工作。 通過軟件設定載波頻率、調(diào)制頻率、最小脈寬、調(diào)制比、死區(qū)時間等工作參數(shù)后，只有當輸出頻率或幅值等需要改變時才需 89C52的干預，單片機只用很少的時間去控制它，因而89C52的主要任務是保證功率器件在正常的工作條件下運行，出現(xiàn)異常情況時能夠及時檢測出故障并閉鎖系統(tǒng)輸出，切斷主回路電源，使系統(tǒng)停止工作，從而保證功率器件不受損壞。對電感的選取是至關重要的，如果設計中電感的選取過小，則會導致輸入電流的諧波含量偏大；如果選取過大，則會使整個控制系統(tǒng)的電流跟蹤速度降低。 滿足三相 VSR有功（無功）功率穩(wěn)態(tài)指標。 圖 VSR交流側(cè)穩(wěn)態(tài)矢量關系 圖 ， E表示電網(wǎng)電動勢， V表 示交流側(cè)控制電壓， LV 表示電感電壓， I表示交流側(cè)電流。 當調(diào)制方式采用雙極性 SPWM調(diào)制時，則 M=。 當三相 VSR采用 SPWM控制時，忽略整流電路的損耗，則： 11 ???????????21sin23cos23MIEqIEpmmmm?? （ 216） 式中： p為交流側(cè)有功功率； q為交流側(cè)無 功功率； M為相電壓最大利用率； mE 為電網(wǎng)相電動勢峰值； mI 為交流側(cè)基波相電流峰值。 由上式得三相電壓型 PWM整流器在 4個特殊工作點時的電感上限值。電感上限值如下所示： ?? m dcmdcmm I vEq vEEL 224 362 ??? 或 （ 218） ?0?? 時，單位功率因數(shù)整流。電感上限值如下所示： ?? m mdcmdcm I Evq EvEL 2 2)(4 632 ?? ?? 或 （ 220） ?180??? 時，單位功率因數(shù)逆變。 對于圖 VSR拓撲結(jié)構(gòu)，其 a相電壓方程為： )3( ,?????? cbak kdcadcaaa svsveRidtdiL （ 222） 當忽略三相 VSR交流側(cè)電阻 R，且令 ???? cbak kdcasa svev ,3/，則化簡式（ 311）為 adcsaa svvdtdiL ?? （ 223） 12 式中， ks 為二值邏輯開關函數(shù)。 圖 電流峰值（ 2/???t ）處附近一個 PWM開關周期中的電流跟蹤波形 在穩(wěn)態(tài)條件下，當 10 Tt?? 時， 0?as ，且滿足如下等式： 11)(3 T iLssvEvsv cbdcmdcasa ?????? （ 224） 當 STtT ??1 時， 1?as ，且滿足如下等式： 22)2(3 T iLssvEvsv cbdcmdcasa ???????? （ 225） 考慮到電流峰值附近一個開關周期中，有 21 ii ???