【正文】 圖6 2 4+iUi*UV4+iVi*V+iWi*WV1V6V3V2V5UdU V W圖6 2 5O ti*UOtuABiUi?采用滯環(huán)比較方式的電流跟蹤型 PWM變流電路有如下特點 （ 1）硬件電路簡單 （ 2）實時控制，電流響應快 （ 3）不用載波，輸出電壓波形中不含特定頻率的諧波 （ 4）和計算法及調制法相比，相同開關頻率時輸出電 流中高次諧波含量多 （ 5）閉環(huán)控制，是各種跟蹤型 PWM變流電路的共同特點 ?采用滯環(huán)比較方式實現(xiàn)電壓跟蹤控制 ? 把指令電壓 u*和輸出電壓 u進行比較 ， 濾除偏差信號中的諧波 ， 濾波器的輸出送入滯環(huán)比較器 ， 由比較器輸出控制開關器件的通斷 ， 從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制 圖6 2 6濾波器+uu*u2Ud2Ud圖 726 電壓跟蹤控制電路舉例 ? 和電流跟蹤控制電路相比 ， 只是把指令和反饋信號從電流變?yōu)殡妷? ? 輸出電壓 PWM波形中含大量高次諧波 ， 必須用適當?shù)臑V波器濾除 ? u*=0時 ， 輸出電壓 u為頻率較高的矩形波 ， 相當于一個自勵振蕩電路 ? u*為直流信號時 ， u產生直流偏移 ， 變?yōu)檎撁}沖寬度不等 ， 正寬負窄或正窄負寬的矩形波 ? u*為交流信號時 ， 只要其頻率遠低于上述自勵振蕩頻率 ， 從 u中濾除由器件通斷產生的高次諧波后 ， 所得的波形就幾乎和 u* 相同 ， 從而實現(xiàn)電壓跟蹤控制 三角波比較方式 ?基本原理 ? 不是把指令信號和三角波直接進行比較 ， 而是通過閉環(huán)來進行控制 ? 把指令電流 i*U、 i*V和 i*W和實際輸出電流 iU、 iV、 iW進行比較 ， 求出偏差 ， 通過放大器 A放大后 ， 再去和三角波進行比較 ， 產生 PWM波形 ? 放大器 A通常具有比例積分特性或比例特性 ， 其系數(shù)直接影響電流跟蹤特性 圖6 2 7負載+iUi*U+iVi*V+iWi*WUdC+C+C+三相三角波發(fā)生電路AAA?特點 ? 開關頻率固定 ， 等于載波頻率 ， 高頻濾波器設計方便 ? 為改善輸出電壓波形 ，三角波載波常用三相三角波載波 ? 和滯環(huán)比較控制方式相比 ， 這種控制方式輸出電流所含的諧波少 圖6 2 7負載+iUi*U+iVi*V+iWi*WUdC+C+C+三相三角波發(fā)生電路AAA? 不用滯環(huán)比較器 ， 而是設置一個固定的時鐘 ? 以固定采樣周期對指令信號和被控制變量進行采樣 ， 根據(jù)偏差的極性來控制開關器件通斷 ? 在時鐘信號到來的時刻 ， 如 i i*， V1通 ， V2斷 ， 使 i增大 如 i i*， V1斷 ， V2通 ， 使 i減小 負載L+圖6 2 2iii*VD1VD2V1V22Ud2Ud?定時比較方式 ?每個采樣時刻的控制作用都使實際電流與指令電流的誤差減小 ?采用定時比較方式時 ， 器件的最高開關頻率為時鐘頻率的 1/2 ?和滯環(huán)比較方式相比 ， 電流控制誤差沒有一定的環(huán)寬 ， 控制的精度低一些 PWM整流電路及其控制方法 ? 實用的整流電路幾乎都是晶閘管整流或二極管整流 ? 晶閘管相控整流電路：輸入電流滯后于電壓 ， 且其中諧波分量大 ， 因此功率因數(shù)很低 ? 二極管整流電路：雖位移因數(shù)接近 1， 但輸入電流中諧波分量很大 ， 所以功率因數(shù)也很低 ? 把逆變電路中的 SPWM控制技術用于整流電路 ， 就形成了 PWM整流電路 ? 控制 PWM整流電路 ， 使其輸入電流非常接近正弦波 ，且和輸入電壓同相位 ， 功率因數(shù)近似為 1， 也稱單位功率因數(shù)變流器 ， 或高功率因數(shù)整流器 PWM整流電路的工作原理 ? PWM整流電路也可分為電壓型和電流型兩大類 ， 目前電壓型的較多 1． 單相 PWM整流電路 ? 圖 728a和 b分別為單相半橋和全橋 PWM整流電路 ? 半橋電路直流側電容必須由兩個電容串聯(lián) , 其中點和交流電源連接 ? 全橋電路直流側電容只要一個就可以 ? 交流側電感 Ls包括外接電抗器的電感和交流電源內部電感 ， 是電路正常工作所必須的 a)負載b)圖6 2 8usLsisRsV1V2V4V3ABVD3VD1VD2VD4+++udusLsRsV1V2VD1VD2ud負載C1C2圖 728 單相 PWM整流電路 a) 單相半橋電路 b) 單相全橋電路 ? 單相全橋 PWM整流電路的工作原理 ? 正弦信號波和三角波相比較的方法對圖 728b中的V1~V4進行 SPWM控制 ， 就可以在橋的交流輸入端 AB產生一個 SPWM波 uAB ? uAB中含有和正弦信號波同頻率且幅值成比例的基波分量 ， 以及和三角波載波有關的頻率很高的諧波 ， 不含有低次諧波 ? 由于 Ls的濾波作用 ， 諧波電壓只使 is產生很小的脈動 ? 當正弦信號波頻率和電源頻率相同時 ， is也為與電源頻率相同的正弦波 ? us一定時 ， is幅值和相位僅由 uAB中基波 uABf的幅值及其與 us的相位差決定 ? 改變 uABf的幅值和相位 ， 可使 is和 us同相或反相 ， is比 us超前 90176。 PWM整流電路最基本的工作狀態(tài) ? b： 超前 相角 ? ， 和 反相 ， 逆變狀態(tài) ， 說明 PWM整流電路可實現(xiàn)能量正反兩個方向的流動 ， 這一特點對于需再生制動的交流電動機調速系統(tǒng)很重要 ? c： 滯后 相角 ?， 超前 90176。 達到新的穩(wěn)態(tài)時 ， ud和 相等 ， PI調節(jié)器輸入仍恢復到零 ， 而 id則穩(wěn)定為為新的較大的值 ， 與較大的負載電流和較大的交流輸入電流對應 ? 負載電流減小時 ， 調節(jié)過程和上述過程相反 *du*du*du?從整流運行向逆變運行轉換 ? 首先負載電流反向而向 C充電 ， ud抬高 ， PI調節(jié)器出現(xiàn)負偏差 ， id減小后變?yōu)樨撝?， 使交流輸入電流相位和電壓相位反相 ， 實現(xiàn)逆變運行 ? 穩(wěn)態(tài)時 ， ud和 仍然相等 ， PI調節(jié)器輸入恢復到零 ，id為負值 ， 并與逆變電流的大小對應 圖6 3 1PI+負載三角波s i n ( ? t + 2 k ? / 3 )( k = 0 , 1 , 2 )c o s ( ? t + 2 k ? / 3 )( k = 0 , 1 , 2 )u *dud+++iduRuLXLRuA , B , CudR Lua, ub, uc圖 731 間接電流控制系統(tǒng)結構 *du?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 π/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 ? 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行調制 ， 得到 PWM開關信號去控制整流橋 ， 就可以得到需要的控制效果 。 ? ， 和 分別和各自的電源電壓同相位 ， 其幅值和反映負載電流大小的直流信號 id成正比 ， 這是整流器運行時所需的交流電流指令信號 。 學完本章才能對逆變電路有較完整的認識 本章小結 ?PWM控制技術用于整流電路 ? PWM控制技術用于整流電路即構成 PWM整流電路 ? 可看成逆變電路中的 PWM技術向整流電路的延伸 ? PWM整流電路已獲得了一些應用 ， 并有良好的應用前景 ? PWM整流電路作為對第 2章的補充 ， 可使我們對整流電路有更全面的認識 本章小結 本章小結 ?PWM控制技術與相位控制技術 ? 以第 2章相控整流電路和第 4章交流調壓電路為代表的相位控制技術至今在電力電子電路中仍占據(jù)著重要地位 ? 以 PWM控制技術為代表的斬波控制技術正在越來越占據(jù)著主導地位 ? 相位控制和斬波控制分別簡稱相控和斬控 ? 把兩種技術對照學習 ， 對電力電子電路的控制技術會有更明晰的認識