1.單相PWM整流電路
單相橋式PWM整流電路如圖1所示。按照自然采樣法對功率開關器件VT1~VT4進行SPWM控制,就可在全橋的交流輸入端AB間産生出SPWM波電壓
。
中含有和正弦調制波同頻、幅值成比例的基波,以及載波頻率的高次諧波,但不含低次諧波。由于交流側輸入電感Ls的作用,高次諧波造成的電流脈動被濾除,控制正弦調制波頻率使之與電源同頻,則輸入電流
也可為與電源同頻正弦波。
單相橋式PWM整流電路按升壓斬波原理工作。當交流電源電壓
時,由VT2、VD4、VD1、Ls和VT3、VD1、VD4、Ls分别組成兩個升壓斬波電路。以VT2、VD4、VD1、Ls構成的電路為例,當VT2導通時,
通過VT2、VD4向Ls儲能;當VT2關斷時,Ls中的儲能通過VD1、VD4向直流側電容C充電,緻使直流電壓
高于
的峰值。當
時,則由VT1、VD3、VD2、Ls和VT4、VD2、VD3、Ls分别組成兩個升壓斬波電路,工作原理與
時類似。由于電壓型PWM整流電路是升壓型整流電路,其輸出直流電壓應從交流電壓峰值向上調節,向低調節會惡化輸入特性,甚至不能工作。
圖1 單相PWM整流電路
輸入電流
相對電源電壓
的相位是通過對整流電路交流輸入電壓
的控制來實現調節。圖5-47給出交流輸入回路基波等效電路及各種運行狀态下的相量圖。圖中
分别為交流電源電壓
、電感
上電壓
、電阻
上電壓
及輸入電流
的基波相量,
為
的相量。
圖2 PWM整流電路輸入等效電路及運行狀态相量圖
圖(b)為PWM整流狀态,此時控制
滞後
的一個
角,以确保
與
同相位,功率因數為1,能量從交流側送至直流側。
圖(c)為PWM逆變狀态,此時控制
超前
的一個
角,以确保
與
正好反相位,功率因數也為1,但能量從直流側返回至交流側。從圖(b)、(c)可以看出,PWM整流電路隻要控制
的相位,就可方便地實現能量的雙向流動,這對需要有再生制動功能、欲實現四象限運行的交流調速系統是一種必須的變流電路方案。
圖(d)為無功補償狀态,此時控制
滞後
一個
角,以确保
超前
º,整流電路向交流電源送出無功功率。這種運行狀态的電路被稱為無功功率發生器SVG(Static Var Generator),用于電力系統無功補償。
圖(e)表示了通過控制
的相位和幅值,可實現
與
間的任意相位
關系。
2.三相PWM整流電路
三相橋式PWM整流電路結構如圖3所示,其工作原理同單相電路,僅是從單相擴展到三相。隻要對電路進行三相SPWM控制,就可在整流電路交流輸入端A、B、C得到三相SPWM輸出電壓。對各相電壓按圖3(b)相量圖控制,就可獲得接近單位功率因數的三相正弦電流輸入。電路也可工作在逆變狀态或圖5-47(d)、(e)的運行狀态。
圖3 三相橋式PWM整流電路
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