第7章PWM控制技术

1、电力电子技术电力电子技术 7.1 PWM控制的基本原理控制的基本原理 7.2 PWM逆变电路及其控制方法逆变电路及其控制方法 7.3 PWM跟踪控制技术跟踪控制技术 7.4 PWM整流电路及其控制方法整流电路及其控制方法 第第7章章 PWM控制技术控制技术电力电子技术电力电子技术2引引 言言PWM（Pulse Width Modulation）控制就是对脉冲的宽度进控制就是对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等行调制的技术，即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要波形（含形状和幅值）。效地获得所需要波形（含形状和幅值）。第第5章的直流斩波电路实际上采用的

2、就是章的直流斩波电路实际上采用的就是PWM技术，还有第技术，还有第6章中的斩控式交流调压电路。章中的斩控式交流调压电路。 PWM控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的控制技术在逆变电路中的应用最为广泛，对逆变电路的影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都影响也最为深刻，现在大量应用的逆变电路中，绝大部分都是是PWM型逆变电路型逆变电路。电力电子技术电力电子技术37.1 PWM控制的基本原控制的基本原理理面积等效原理面积等效原理 原理内容：原理内容：冲量相等冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其节上时，其效果基本相同效果基本相

3、同。 冲量即指窄脉冲的面积。冲量即指窄脉冲的面积。 各输出波形仅在高频段略有差异。各输出波形仅在高频段略有差异。 实例实例 将图将图7-1为为4个输入，图个输入，图7-2a为为R-L电路电路，图，图7-2b为为i(t)的响应的响应波形。波形。 图图7-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲形状不同而冲量相同的各种窄脉冲 图图7-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形冲量相同的各种窄脉冲的响应波形 电力电子技术电力电子技术47.1 PWM控制的基本原控制的基本原理理用用PWM波代替正弦半波波代替正弦半波 将正弦半波看成是由将正弦半波看成是由N个彼此相连的脉个彼此相连的脉冲宽度为冲宽度为 /N，面积大小按

4、，面积大小按正弦规律变化正弦规律变化的的脉冲序列。脉冲序列。 用用等幅而不等宽等幅而不等宽矩形脉冲代替，中点矩形脉冲代替，中点重合、面积（冲量）相等，重合、面积（冲量）相等，PWM波形波形。 用同样的方法得到负半周用同样的方法得到负半周PWM波形。波形。 SPWM波形波形。 基于等效面积原理，基于等效面积原理，PWM波形还可以等波形还可以等效成其它波形。效成其它波形。 图图7-3 用用PWM波代替正弦半波波代替正弦半波 电力电子技术电力电子技术57.2 PWM逆变电路及其控制方法逆变电路及其控制方法 7.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法 7.2.2 7.2.2 异步调制和同步调

5、制异步调制和同步调制 7.2.3 7.2.3 规则采样法规则采样法电力电子技术电力电子技术67.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法计算法计算法 将将PWM波形中各脉冲的波形中各脉冲的宽度宽度和和间隔间隔准确计算出来，得到所需准确计算出来，得到所需要的要的PWM波形，这种方法称之为计算法。波形，这种方法称之为计算法。 计算法是很繁琐的。计算法是很繁琐的。 调制法调制法 把希望输出的波形作为把希望输出的波形作为调制信号调制信号，把接受调制的信号作为，把接受调制的信号作为载波载波，通过信号波的调制得到所期望的通过信号波的调制得到所期望的PWM波形。波形。 通常采用通常采用等腰三角波等腰

6、三角波或或锯齿波锯齿波作为载波，等腰三角波应用最多。作为载波，等腰三角波应用最多。 电力电子技术电力电子技术77.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图7-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 单相桥式单相桥式PWM逆变电路（调制法）逆变电路（调制法） 电路工作过程电路工作过程 V1和和V2，V3和和V4通断互补通断互补。 在在uo的正半周，的正半周， V1通通。 V1和和V4导通时，导通时，uo=Ud。 V4断，断，V1通和通和VD3续流，续流，uo=0。 在在io为负的区间，为负的区间，io从从VD1和和VD4流流过，过，uo=Ud。 io为负时为负时,V4断，断，V3

7、通后，通后，io从从V3和和VD1续流，续流，uo=0。 uo总可以得到总可以得到Ud和零两种电平。和零两种电平。电力电子技术电力电子技术87.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图7-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 在在uo的负半周，让的负半周，让V2通，通，V1断，断，V3和和V4交替通断，交替通断，uo可得可得-Ud和和零零两种电平。两种电平。urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图图7-5 单极性单极性PWM控制方式波形控制方式波形 电力电子技术电力电子技术97.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图图7-

8、4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 图图7-5 单极性单极性PWM控制方式波形控制方式波形 单极性单极性PWM控制方式控制方式 调制信号调制信号ur为正弦波，载波为正弦波，载波uc在在ur的正半周为的正半周为正极性正极性的三角波，反之，的三角波，反之，负负极性极性。 在在ur的正半周，的正半周，V1通，通，V2断。断。 uruc时时V4通，通，V3断，断，uo=Ud。 uruc时时V4断，断，V3通，通，uo=0。 在在ur的负半周，的负半周，V1断，断，V2通。通。 uruc时时V3断，断，V4导通，导通，uo=0。 电力电子技术电力电子技术107.2.1 7.2.1 计算法和调制法

9、计算法和调制法urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud图图7-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 图图7-6 双极性双极性PWM控制方式波形控制方式波形 双极性双极性PWM控制方式控制方式 三角波载波有正有负，所得三角波载波有正有负，所得PWM波也有正有负，在波也有正有负，在ur周期周期内，内，PWM波有波有Ud两种电平。两种电平。 在在ur的正负半周，器件控制的正负半周，器件控制规律相同，对角开关管同通同规律相同，对角开关管同通同断，同一桥的上下桥臂互补。断，同一桥的上下桥臂互补。电力电子技术电力电子技术117.2.1 计算法和调制法计算法和调制法urucuOwtOwtuouo

10、fuoUd- Ud图图7-4 单相桥式单相桥式PWM逆变电路逆变电路 图图7-6 双极性双极性PWM控制方式波形控制方式波形 当当uruc时，时，V1和和V4通，通，V2和和V3断，若断，若io0，则，则V1和和V4通，通，若若io0，VD1和和VD4通，通，uo=Ud。 当当uruc时，时，V2和和V3导通，导通，V1和和V4断，断，若若io0，VD2和和VD3通，通，uo=-Ud。 电力电子技术电力电子技术127.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图7-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图7-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 三相桥式三相桥

11、式PWM逆变电路（调制法）逆变电路（调制法） 采用双极性控制方式。采用双极性控制方式。 U、V和和W三相的三相的PWM控制通常公控制通常公用一个三角波载波用一个三角波载波uc，三相的调制信号，三相的调制信号urU、urV和和urW依次相差依次相差120。电力电子技术电力电子技术137.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法工作过程（工作过程（U相为例）驱动信号互补相为例）驱动信号互补 urUuc时，时，V1通通V4断，断，UUN=Ud/2。 urUuc时，时，V4通通V1断断, UUN=-Ud/2。 电流方向决定电流方向决定V1(V4)导通，还是二导通，还是二极管极管VD1(VD4)

12、续流导通。续流导通。 PWM波形只有波形只有Ud/2两种电平。两种电平。图图7-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图7-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 电力电子技术电力电子技术147.2.1 7.2.1 计算法和调制法计算法和调制法图图7-7 三相桥式三相桥式PWM型逆变电路型逆变电路 图图7-8 三相桥式三相桥式PWM逆变电路波形逆变电路波形 线电压线电压Ud和和0三种电平。三种电平。 臂臂1和和6导通时，导通时，uUV=Ud。 臂臂3和和4导通时，导通时，uUV=Ud。 臂臂1和和3或或4和和6导通时，导通时，uUV=0。3WNVNUNUNUNuuuuu

13、(2/3)Ud、(1/3)Ud和和0共共5种电平。种电平。防短路，要留防短路，要留死区时间死区时间。电力电子技术电力电子技术157.2.2 7.2.2 异步调制和同步调制异步调制和同步调制载波频率载波频率fc与调制信号频率与调制信号频率fr之比之比N= fc/fr称为载波比，根据载波称为载波比，根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式可分为调制方式可分为异步调制异步调制和和同步调制同步调制两种。两种。 异步调制异步调制 载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。载波信号和调制信号不保持同步的调制方式称为异步调制。 通常载波频率通常

14、载波频率fc固定不变固定不变，信号波频率，信号波频率fr变化变化时，载波比时，载波比N是是变化的变化的。 电力电子技术电力电子技术167.2.2 异步调制和同步调制异步调制和同步调制 在信号波半个周期内，在信号波半个周期内，PWM波的脉冲个数、相位不固定，正波的脉冲个数、相位不固定，正负半周期、半周期内前后负半周期、半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称。周期的脉冲也不对称。 当当fr较低较低时，时，N较大，脉冲不对称产生的不利影响都较小，较大，脉冲不对称产生的不利影响都较小，PWM波形接近正弦波。波形接近正弦波。 当当fr增高增高时，时，N减小，减小，PWM脉冲不对称的影响就变大，输出脉冲不对

15、称的影响就变大，输出PWM波和正弦波的差异变大。波和正弦波的差异变大。 在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，保持较大在采用异步调制方式时，希望采用较高的载波频率，保持较大的载波比。的载波比。 电力电子技术电力电子技术177.2.2 7.2.2 异步调制和同步调制异步调制和同步调制ucurUurVurWuuUNuVNOttttOOOuWN2Ud2Ud图图7-10 同步调制三相同步调制三相PWM波形波形 同步调制同步调制 载波比载波比N等于常数，载波和信等于常数，载波和信号波保持同步的方式称为同步调号波保持同步的方式称为同步调制。制。 N不变不变，一个周期脉冲数、脉，一个周期脉冲数、脉冲

16、相位固定。冲相位固定。 三相电路中，常用一个三角波三相电路中，常用一个三角波载波，取载波，取N为为3的整数倍且为奇数的整数倍且为奇数。 输出频率很低时，谐波难滤，输出频率很低时，谐波难滤，输出频率很高时，输出频率很高时，fc高，器件难以高，器件难以承受。承受。 电力电子技术电力电子技术187.2.2 7.2.2 异步调制和同步调制异步调制和同步调制图图7-11 分段同步调制方式举例分段同步调制方式举例 分段同步调制分段同步调制 把把fr范围划分成若干个频段，每范围划分成若干个频段，每个频段内都保持载波比个频段内都保持载波比N为恒定，不为恒定，不同频段的载波比不同。同频段的载波比不同。 在在fr

17、高高的频段采用的频段采用较低载波比较低载波比。 在在fr低的频段采用低的频段采用较高载波比较高载波比。 为了防止为了防止fc在切换点附近的来回在切换点附近的来回跳动，采用了跳动，采用了滞后切换滞后切换的方法。的方法。 实线表示实线表示输出频率输出频率增高时的增高时的切换频率切换频率虚线表示虚线表示输出频率输出频率降低时的降低时的切换频率切换频率 电力电子技术电力电子技术197.2.3 7.2.3 规则采样法规则采样法ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d图图7-12 规则采样法规则采样法 在正弦波和三角波的在正弦波和三角波的自然交点自然交点时刻时刻控制功率开关器件的通断

18、，这种方法控制功率开关器件的通断，这种方法称为自然采样法。称为自然采样法。 规则采样法规则采样法 是是工程实用方法工程实用方法，效果接近自然，效果接近自然采样法，计算量小得多。采样法，计算量小得多。 方法说明方法说明 取三角波两个正峰值之间为一取三角波两个正峰值之间为一个采样周期个采样周期Tc 每个脉冲的中点都以相应的三每个脉冲的中点都以相应的三角波中点（即负峰点）为对称。角波中点（即负峰点）为对称。电力电子技术电力电子技术207.2.3 规则采样法规则采样法ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d图图7-12 规则采样法规则采样法 在三角波的负峰时刻在三角波的负峰时刻t

19、D对正弦对正弦信号波采样而得到信号波采样而得到D点，过点，过D点作一水点作一水平直线和三角波分别交于平直线和三角波分别交于A点和点和B点点 在在A点时刻点时刻tA和和B点时刻点时刻tB控制控制功率开关器件的通断。功率开关器件的通断。 这种规则采样法得到的这种规则采样法得到的脉冲宽脉冲宽度度d d和用自然采样法得到的脉冲宽度非和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。常接近。 电力电子技术电力电子技术217.2.3 7.2.3 规则采样法规则采样法ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd d 2d2d图图7-12 规则采样法规则采样法 d d和和d d的确定的确定 设调制信号设调制信号tau

20、rrwsin 式中，式中，a称为调制度，称为调制度，0a1；w wr为为正弦信号波角频率，从图可得正弦信号波角频率，从图可得2/22/sin1cDTtardw)sin1 (2DtaTrcwd脉冲两边的间隙宽度脉冲两边的间隙宽度d d为为 )sin1 (421DcctaTTrwdd(7-6)(7-7)电力电子技术电力电子技术227.2.3 7.2.3 规则采样法规则采样法三相桥式逆变电路三相桥式逆变电路 通常三角波载波是公用的，调制波的相位依次相差通常三角波载波是公用的，调制波的相位依次相差120。 设三相的脉冲宽度分别为设三相的脉冲宽度分别为d dU、d dV和和d dW，脉冲两边的间隙宽度分

21、别，脉冲两边的间隙宽度分别为为d dU、d dV和和d dW，三相电压之和为，三相电压之和为0，得，得 23cTWVUddd同样，由式同样，由式(7-7)可得可得 43c TWVUddd利用式利用式(7-8)、式、式(7-9)可以简化生成三相可以简化生成三相SPWM波形时的计算。波形时的计算。(7-8)(7-9)电力电子技术电力电子技术237.3 PWM跟踪控制技术跟踪控制技术 7.3.1 滞环比较方式滞环比较方式 7.3.2 三角波比较方式三角波比较方式电力电子技术电力电子技术247.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图7-24 滞环比较方式电流跟踪控制举例滞环比较方式电流跟踪控制举例 tO

22、iii*+D Ii*-D Ii*图图7-25 滞环比较方式的指令电流和输滞环比较方式的指令电流和输出电流出电流 跟踪控制方法：电流或电压波形为指跟踪控制方法：电流或电压波形为指令信号，把实际值作为反馈信号。令信号，把实际值作为反馈信号。 通过通过两者瞬时值比较两者瞬时值比较来决定器件的来决定器件的通断，使实际输出跟踪指令信号变化。通断，使实际输出跟踪指令信号变化。滞环比较方式滞环比较方式 电流跟踪控制电流跟踪控制应用最多。应用最多。 把把指令电流指令电流i*和和实际输出电流实际输出电流i的的偏差偏差i*-i作为比较器的输入，输出来控作为比较器的输入，输出来控制功率器件制功率器件V1和和V2的通

23、断。的通断。 电抗器电抗器电力电子技术电力电子技术257.3.1 滞环比较方式滞环比较方式控制规律控制规律 V1（或（或VD1）通，）通，i增大。增大。 V2（或（或VD2）通，）通，i减小。减小。 控制控制i在在i*+I和和i*-I之内，跟之内，跟踪指令电流踪指令电流i*。环宽过宽时，频率低，误差大；环宽过宽时，频率低，误差大；环宽过窄时，误差小，频率环宽过窄时，误差小，频率过高，开关损耗大。过高，开关损耗大。L大时，大时，i的变化率小，跟踪慢；的变化率小，跟踪慢；L小时，小时，i的变化率大，开关频的变化率大，开关频率过高。率过高。图图7-24 滞环比较方式电流跟踪控制举例滞环比较方式电流跟

24、踪控制举例 tOiii*+D Ii*-D Ii*图图7-25 滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式的指令电流和输出电流 电力电子技术电力电子技术267.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图7-26 三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWM逆变电路逆变电路 图图7-25 滞环比较方式的指令电流和输出电流滞环比较方式的指令电流和输出电流 三相电流跟踪型三相电流跟踪型PWM逆变电路逆变电路 三个半桥，三相电流指令信号三个半桥，三相电流指令信号i*U、i*V和和i*W依次相差依次相差120。 特点特点 硬件电路简单。硬件电路简单。 实时控制，电流响应快。实时控制，电流响应快。 不用载波，不含特定谐波

25、。不用载波，不含特定谐波。 和计算法及调制法相比，相同和计算法及调制法相比，相同开关频率时电流高次谐波含量多。开关频率时电流高次谐波含量多。 属于属于闭环控制闭环控制。电力电子技术电力电子技术277.3.1 滞环比较方式滞环比较方式图图7-28 电压跟踪控制电路举例电压跟踪控制电路举例 电压跟踪控制电压跟踪控制 实现电压跟踪控制。实现电压跟踪控制。 输出电压含大量输出电压含大量高次谐波高次谐波，应滤除。，应滤除。 u*=0时，输出电压时，输出电压u为频率较高的矩形波。为频率较高的矩形波。 u*为直流信号为直流信号时，产生正宽负窄或正窄负宽的矩形波。时，产生正宽负窄或正窄负宽的矩形波。 u*为交

26、流信号为交流信号时，跟踪时，跟踪u* 相同，实现电压跟踪控制。相同，实现电压跟踪控制。电力电子技术电力电子技术287.3.2 三角波比较方式三角波比较方式图图7-29 三角波比较方式电流跟踪型逆变电路三角波比较方式电流跟踪型逆变电路 三角波比较方式三角波比较方式 把指令电流把指令电流i*U、i*V和和i*W和实和实际电流际电流iU、iV、iW比较，偏差比较，偏差放大放大、比较，产生比较，产生PWM波形。波形。 放大器放大器A通常具有通常具有比例积分特性比例积分特性或比例特性或比例特性。 特点特点 开关频率固定，易。开关频率固定，易。 常用常用三相三角波三相三角波载波。载波。 输出电流所含的谐波

27、少。输出电流所含的谐波少。电力电子技术电力电子技术297.3.2 三角波比较方式三角波比较方式定时比较方式定时比较方式 不用滞环比较器，不用滞环比较器，固定的时钟固定的时钟定时比较定时比较。 定时采样，控制开关器件的通断，使被控制量跟踪指令信号。定时采样，控制开关器件的通断，使被控制量跟踪指令信号。 以单相半桥逆变电路为例，在采样时刻以单相半桥逆变电路为例，在采样时刻 如如i i*，V1关断，关断，V2导通，使导通，使i减小。减小。 每个控制作用都使电流误差减小。每个控制作用都使电流误差减小。 最高开关频率为时钟频率的最高开关频率为时钟频率的1/21/2。 没有一定的环宽，控制的精度低一些。没

28、有一定的环宽，控制的精度低一些。电力电子技术电力电子技术307.4 PWM整流电路及其控制方法整流电路及其控制方法 7.4.1 PWM整流电路的工作原理整流电路的工作原理 7.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法电力电子技术电力电子技术317.4 PWM整流电路及其控制方法整流电路及其控制方法引言引言相控整流电路或二极管整流电路相控整流电路或二极管整流电路 随着触发延迟角随着触发延迟角 的增大，位移因数降低。的增大，位移因数降低。 输入电流中谐波分量相当大，功率因数很低。输入电流中谐波分量相当大，功率因数很低。 把逆变电路中的把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，形成了控制

29、技术用于整流电路，形成了PWM整流电路整流电路。 通过对通过对PWM整流电路的适当控制，使输入电流接近正弦整流电路的适当控制，使输入电流接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1。 也称为单位功率因数变流器，或高功率因数整流器。也称为单位功率因数变流器，或高功率因数整流器。 电力电子技术电力电子技术327.4.1 PWM整流电路的工作原理整流电路的工作原理图图7-30 单相单相PWM整流电路整流电路a)单相半桥电路单相半桥电路 b)单相全桥电路单相全桥电路 分分电压型电压型和和电流型电流型，目前较多研究，目前较多研究电压型电压型PWM整流电路。整流电

30、路。单相单相PWM整流电路整流电路 半桥电路，直流侧电容必须由半桥电路，直流侧电容必须由两两个电容个电容串联，得中点电压。串联，得中点电压。 工作原理（以全桥电路为例）工作原理（以全桥电路为例） 对对V1V4进行进行SPWM控制，交控制，交流输入端流输入端AB产生一个产生一个SPWM波波uAB。 由于由于Ls的滤波作用，的滤波作用，is脉动很小脉动很小，故故is与电源频率相同正弦波。与电源频率相同正弦波。 包括外接电抗器包括外接电抗器的电感和交流电的电感和交流电源内部电感，是源内部电感，是电路正常工作所电路正常工作所必须的。必须的。电力电子技术电力电子技术337.4.1 PWM整流电路的工作原

31、理整流电路的工作原理图图7-31 PWM整流电路的运行方式相量图整流电路的运行方式相量图 a) 整流运行整流运行 b) 逆变运行逆变运行 c) 无功补偿运行无功补偿运行 d) 超前角为超前角为 Isus一定，改变一定，改变uABf的幅值和相的幅值和相位，就可得位，就可得is和和us所需相位差。所需相位差。 图图a中，滞后相角为中，滞后相角为d d，整流整流状态状态，且功率因数为，且功率因数为1，是基本，是基本工作状态。工作状态。 图图b中，超前相角为中，超前相角为d d，逆变逆变状态状态。 PWM整流电路可以实现能量整流电路可以实现能量正反两个方向的流动正反两个方向的流动 。 电力电子技术电力

32、电子技术347.4.1 PWM整流电路的工作原整流电路的工作原理理图图c滞后相角滞后相角d d，超前，超前 90，电路在向交流电源送出无功电路在向交流电源送出无功功率，此时被称为功率，此时被称为静止无功静止无功功率发生器（功率发生器（Static Var GeneratorSVG）。 在图在图d的情况下，通过对的情况下，通过对 幅值和相位的控制，可以使幅值和相位的控制，可以使 比比 超前或滞后任一角超前或滞后任一角度度 。 图图7-31 PWM整流电路的运行方式相量图整流电路的运行方式相量图 a) 整流运行整流运行 b) 逆变运行逆变运行 c) 无功补偿运行无功补偿运行 d) 超前角为超前角为

33、 IsUABIssU电力电子技术电力电子技术357.4.1 PWM整流电路的工作原理整流电路的工作原理图图7-30 b)单相全桥电路单相全桥电路 当当us0时，由时，由V2、VD4、VD1、Ls和和V3、VD1、VD4、Ls分别分别组成了两个组成了两个升压斩波电路升压斩波电路。 当当V2导通时，导通时，Ls储能，当储能，当V2关断时，关断时，Ls向向C充电。充电。 当当us0时类似。时类似。电压型电压型PWM整流电路是整流电路是升压型整流电路升压型整流电路。 整流运行状态整流运行状态 电力电子技术电力电子技术367.4.1 PWM整流电路的工作原理整流电路的工作原理负载负载图图7-32 三相桥

34、式三相桥式PWM整流电路整流电路 三相三相PWM整流电路整流电路 应用广泛。应用广泛。 工作原理也和前述的单相全桥电路相似。工作原理也和前述的单相全桥电路相似。 对电路进行对电路进行SPWM控制控制，可以使各相电流，可以使各相电流ia、ib、ic为正弦波为正弦波且和电压相位相同，功率因数近似为且和电压相位相同，功率因数近似为1。 该电路也可以工作在其它状态。该电路也可以工作在其它状态。 电力电子技术电力电子技术377.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统结构间接电流控制系统结构 没有引入交流电流反馈的称为没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制间接电流

35、控制，引入的称为，引入的称为直接直接电流控制电流控制。间接电流控制间接电流控制 也称为也称为相位和幅值控制相位和幅值控制，相量关系来控制，使输入电流和电，相量关系来控制，使输入电流和电压同相位，可得功率因数为压同相位，可得功率因数为1。 控制系统的闭环是整流器直流侧控制系统的闭环是整流器直流侧电压控制环电压控制环。 三相桥三相桥式电路式电路电力电子技术电力电子技术387.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统结构间接电流控制系统结构 控制原理控制原理 和实际和实际ud比较后送入比较后送入PI调节器调节器，输出为，输出为id，id和整流器和整流器交流输入

36、电流幅值成正比。交流输入电流幅值成正比。 稳态时，稳态时，ud= ，PI调节器输入为零，调节器输入为零，PI调节器的输出调节器的输出id和负载电流大小对应。和负载电流大小对应。 负载电流增大或负载电流增大或减小减小时，通过时，通过PI调节，达到新的平衡。调节，达到新的平衡。*du*du电力电子技术电力电子技术397.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统结构间接电流控制系统结构 从整流运行变为逆变运行时从整流运行变为逆变运行时 负载电流反向，负载电流反向，ud增大，负偏差，增大，负偏差，PI输出输出id负值，输入电流和负值，输入电流和电压相位反相，逆变

37、运行。电压相位反相，逆变运行。 达到稳态时，达到稳态时，ud和和 相等，相等，PI调节器输入恢复到零，其输出调节器输入恢复到零，其输出id为负值，并与逆变电流的大小相对应。为负值，并与逆变电流的大小相对应。 *du电力电子技术电力电子技术407.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-33 间接电流控制系统结构间接电流控制系统结构 控制系统中其余部分的工作原理控制系统中其余部分的工作原理 图中图中上面的乘法器上面的乘法器是是id分别乘以三相正弦信号，再乘以电阻分别乘以三相正弦信号，再乘以电阻R，得到各相电流在，得到各相电流在Rs上的压降上的压降uRa、uRb和和uRc。 图中

38、图中下面的乘法器下面的乘法器是是id分别乘以三相余弦信号，再乘以电感分别乘以三相余弦信号，再乘以电感L的感抗，得到各相电流在电感的感抗，得到各相电流在电感Ls上的压降上的压降uLa、uLb和和uLc。电力电子技术电力电子技术417.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法 通过运算，可得到通过运算，可得到uA、uB和和uC的信号，对的信号，对三角波载波三角波载波进行调进行调制，得到制，得到PWM开关信号去控制整流桥。开关信号去控制整流桥。存在的问题存在的问题 Ls和和Rs的运算值和实际值有误差时，会影响到控制效果。的运算值和实际值有误差时，会影响到控制效果。 是基于系统的静态模型设计的，其是基于系统的静态模型设计的，其动态特性动态特性较差。较差。图图7-33 间接电流控制系统结构间接电流控制系统结构 电力电子技术电力电子技术427.4.2 PWM整流电路的控制方法整流电路的控制方法图图7-34 直接电流控制系统结构图直接电流控制系统结构图 直接电流控制直接电流控制 电流指令值，引入电流反馈，电流指令值，引入电流反馈，通过对电流的直接控制跟踪指令通过对电流的直接控制跟踪指令电流值。电流值。 双闭环控制系统，其双闭环控制系统，其外环是外环是直流电压控制环直流电压控制环，内环是交流电内环是交流电流