第篇电力电子控制技术演示文稿

第篇电力电子控制技术演示文稿3-1现在是1页\一共有61页\编辑于星期一3-2优选第篇电力电子控制技术现在是2页\一共有61页\编辑于星期一PWM调制：全控型开关器件。固定周期T，调制导通时间ton→改变占空比优点：由于T固定，f也固定，电路中电感、变压器、滤波器等有固定的工作频率，便于优化设计这些磁性元件。目前应用最广的控制方式PFM调制：全控型开关器件。固定导通时间ton，改变周期T→占空比D改变。由于T在一个较大的范围内变化，使电路的工作频率也相应在较大的范围内变化，这给电感、变压器等磁性元件设计带来一定困难。主要应用于谐振逆变及谐振软开关中3.1电力电子的控制概述现在是3页\一共有61页\编辑于星期一由于晶闸管半控器件的特点，一般较多应用于具有交流电源的变换电路中，利用电源电压的自然换相方式工作，主电路结构简单。此时晶闸管一般采用移相触发或过零触发方式工作。一、移相触发的实现方法同步环节：为移相延迟角α提供基准移相环节：提供准确的移相角度α脉冲形成环节：产生一定宽度的脉冲脉冲分配环节：将脉冲分配到每一只SCR脉冲功率放大及驱动：隔离、放大1．模拟实现：集成芯片+少量的外围元件，即可实现实现方案简单，但易受参数漂移、温漂等影响→精度不高，3～5。，三相对称度不好，具体实现的环节有：3.2晶闸管变换电路的通断控制现在是4页\一共有61页\编辑于星期一同步环节：同步变压器→过零比较器→施密特触发器，确保无振荡脉冲移相环节：运算放大器→控制量Uc，调节Uc大小来改变脉冲产生的时刻脉冲形成环节：单稳态电路脉冲分配环节：逻辑分配脉冲放大与驱动：如下图2．数字电路实现：精度高，重复性好。采用定时计数方式实现精确移相3.2晶闸管变换电路的通断控制现在是5页\一共有61页\编辑于星期一

假设：用8位二进制数对0～180进行定时计数，则计数器变化1，对应电角度为180/256≈0.723．采用大规模逻辑芯片(CPLD)实现大规模CPLD芯片完成数字电路实现的移相触发电路4．单片机实现：定时计数，利用程序实现二、过零触发过零检测环节、脉冲形成、脉冲分配、放大驱动3.2晶闸管变换电路的通断控制现在是6页\一共有61页\编辑于星期一

假设：用8位二进制数对0～180进行定时计数，则计数器变化1，对应电角度为180/256≈0.723．采用大规模逻辑芯片(CPLD)实现大规模CPLD芯片完成数字电路实现的移相触发电路4．单片机实现：定时计数，利用程序实现二、过零触发过零检测环节、脉冲形成、脉冲分配、放大驱动3.2晶闸管变换电路的通断控制现在是7页\一共有61页\编辑于星期一全控型开关器件的通断控制方式可分为PWM(PulseWidthModulation)控制和PFM(PulseFrequencyModulation)控制，其中以PWM控制技术应用最为广泛，PFM控制仅仅在某些特殊的场合才有所应用。PWM控制就是脉宽调制技术：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的波形（含形状和幅值)。全控型器件的发展才使得PWM控制技术变得十分容易实现。PWM控制的思想源于通信技术，但在电力电子的控制中获得了广泛应用，它使电力电子装置的性能大大提高。3.3PWM控制技术现在是8页\一共有61页\编辑于星期一3.3PWM控制技术PWM控制技术正是有赖于在逆变电路和直流变换电路中的成功应用，才确定了它在电力电子技术中的重要地位。特别是现在各种逆变电路都采用了PWM技术。在直流变换电路中，由于输出为直流，因此PWM技术的具体实现方法对输出性能影响不大。在逆变电路中，由于输出交流所要求的要素较多（如：频率、大小、波形），其性能指标依赖于PWM技术的实现方法。现在是9页\一共有61页\编辑于星期一

PWM控制的基本思想重要理论基础——面积等效原理冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。冲量窄脉冲的面积效果基本相同环节的输出响应波形基本相同形状不同而冲量相同的各种窄脉冲d)单位脉冲函数f(t)d(t)tOa)矩形脉冲b)三角形脉冲c)正弦半波脉冲tOtOtOf(t)f(t)f(t)现在是10页\一共有61页\编辑于星期一

PWM控制的基本思想b)冲量相等的各种窄脉冲的响应波形具体的实例说明“面积等效原理”a）u(t)－电压窄脉冲，是电路的输入。

i(t)－输出电流，是电路的响应。

现在是11页\一共有61页\编辑于星期一Ouωt>SPWM波

PWM控制的基本思想Ouωt>如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>现在是12页\一共有61页\编辑于星期一

PWM控制的基本思想若要改变等效输出正弦波幅值，按同一比例改变各脉冲宽度即可。Ouωt>SPWM波Ouωt>如何用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波Ouωt>现在是13页\一共有61页\编辑于星期一

PWM控制的基本思想OwtUd-Ud对于正弦波的负半周，采取同样的方法，得到PWM波形，因此正弦波一个完整周期的等效PWM波为：OwtUd-Ud根据面积等效原理，正弦波还可等效为下图中的PWM波，而且这种方式在实际应用中更为广泛。现在是14页\一共有61页\编辑于星期一

PWM控制的基本思想等幅PWM波输入电源是恒定直流

直流斩波电路

PWM逆变电路

PWM整流电路不等幅PWM波输入电源是交流或不是恒定的直流

斩控式交流调压电路矩阵式变频电路OwtUd-UdUoωt现在是15页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法PWM调制技术：源自于通信技术，载波、调制波载波：为特定的高频波电力电子常用的载波：锯齿波、三角波调制波：期望被调制的波形，一般频率远低于载波一般有：电平、正弦波、正弦波迭加部分谐波调制方法：载波与调制波分别送比较器的反相输入端和同相输入端，输出则获得PWM调制波调制示例：现在是16页\一共有61页\编辑于星期一

锯齿波调制：a、PWM波频率＝锯齿波载波频率b、PWM宽度：受Uc控制，Uc↑→脉宽↑c、Uc变化时，PWM波前沿不变，后沿变化→单边调制。傅立叶分析，含有偶次谐波，谐波含量大。直流变换电路的PWM调制可采用锯齿波载波

三角形载波（等腰三角形）：a、PWM波频率＝三角形载波频率b、PWM宽度：受Uc控制，Uc↑→脉宽↑c、Uc变化时，PWM波前后沿对称变化→双边调制，傅立叶分析结果，它不含偶次谐波，谐波含量小逆变电路的PWM调制宜采用三角形载波

PWM的调制方法现在是17页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法调制波

DC电平：常用于直流开关电源

正弦波：用于逆变电路（SPWM调制）

正弦波+部分谐波(如3次谐波)：用于逆变或变频电路

当调制波信号中加有3次谐波分量时，所产生的SPWM波也含有3次谐波，如果应用于三相三线制系统中，由于没有3次谐波电流流通路径，因此3次谐波分量不会产生不良影响。而它的存在以使输出电压升高（即：直流电压利用率提高），也使开关频率有所降低，从而降低开关损耗。现在是18页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法PWM调制方法对逆变电路的输出性能有较大影响评价SPWM调制方案的优劣：谐波含量：谐波含量应尽可能减小开关频率：若以较低的开关频率就能获得较小的谐波含量，可降低开关损耗电压利用率：输出电压基波有效值/直流母线电压，越高越好!载波比载波频率fc与调制信号频率fr之比称为载波比N，N=fc/fr调制比调制信号幅值Ur与载波幅值Uc之比称为调制比M，

M=Ur/Uc现在是19页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法根据载波和信号波是否同步及载波比的变化情况，PWM调制方式分为异步调制和同步调制。异步调制：载波信号和调制信号不同步的调制方式通常保持fc固定不变，当fr变化时，载波比N是变化的；在信号波的半周期内，PWM波的脉冲个数不固定，相位也不固定，正负半周期的脉冲不对称，半周期内前后1/4周期的脉冲也不对称；当fr较低时，N较大，一周期内脉冲数较多，脉冲不对称产生的不利影响都较小；当fr增高时，N减小，一周期内的脉冲数减少，PWM脉冲不对称的影响就变大。现在是20页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法同步调制

——载波信号和调制信号保持同步的调制方式，当变频时使载波与信号波保持同步，即N等于常数基本同步调制方式，fr变化时N不变，信号波一周期内输出脉冲数固定。三相电路中公用一个三角波载波，且取N为3的整数倍，使三相输出对称。为使一相的PWM波正负半周镜对称，N应取奇数。fr很低时，fc也很低，由调制带来的谐波不易滤除。fr很高时，fc会过高，使开关器件难以承受。现在是21页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法分段同步调制

——异步调制和同步调制的综合应用。把整个fr范围划分成若干个频段，每个频段内保持N恒定，不同频段的N不同。在fr高的频段采用较低的N，使载波频率不致过高；在fr低的频段采用较高的N，使载波频率不致过低。为防止fc在切换点附近来回跳动，采用滞后切换的方法同步调制比异步调制复杂，但用微机控制时容易实现。可在低频输出时采用异步调制方式，高频输出时切换到同步调制方式，这样把两者的优点结合起来。分段同步调制方式举例

现在是22页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的调制方法双极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud单极性PWM控制方式波形urucuOwtOwtuouofuoUd-Ud单极性调制

获得的PWM波为单一极性（负半周则通过反相器变换）双极性调制

获得的PWM波由正反两个极性的电平组成由于开关器件的通断控制规律不同，相应的输出波形也有较大差别。现在是23页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现模拟电路实现方法载波：a、锯齿波：恒流充电、短路放电→锯齿波发生器

b、三角波：恒流充、放电→三角波发生器调制波：a、DC电平

b、正弦波：正弦波发生器、乘法器，有局限性调制器：模拟比较器数字电路实现方法载波：a、锯齿波：加法计数器

b、三角波：加减计数器＋组合逻辑调制波：提供一个寄存器单元，其内容就是离散化的调制波的二进制数值调制器：数值比较器现在是24页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现单片机片内PWM发生器载波：一般为三角波，载波周期可由CPU程序初始化设定，由硬件电路实现调制波：实际上为一个寄存器，用于存放调制波的大小，其调制波的实际值应由程序计算后赋值到寄存器内调制器：数值比较器，由硬件电路实现，无需CPU干预实时计算法实时而准确地计算PWM波各脉冲宽度和间隔，据此控制开关器件的通断，得到所需的PWM波形。规则采样法、直接PWM法、特定谐波消去法、空间矢量PWM法……现在是25页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现1）规则采样计算法自然采样法按照SPWM控制的基本原理产生的PWM波的方法，其求解复杂，难以在实时控制中在线计算，工程应用不多。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

规则采样法规则采样法工程实用方法，效果接近自然采样法，计算量小得多。不对称规则采样三角形载波顶点和底点均采样对称规则采样仅在三角形载波底点采样现在是26页\一共有61页\编辑于星期一不对称规则采样在三角形载波顶点与底点采样，采样值与三角形载波的交点为PWM脉冲翻转的时刻右图所形成的PWM计算如下：其中调制比

PWM的实现现在是27页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现三角波两个正峰值之间为一个采样周期Tc。如图所示确定A、B点，在tA和tB时刻控制开关器件的通断。脉冲宽度d

和用自然采样法得到的脉冲宽度非常接近。ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

规则采样法对称规则采样仅在三角形载波底点采样，采样值对称向左右延伸，分别与三角形载波的交点成为PWM脉冲翻转的时刻。现在是28页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现规则采样法计算公式推导正弦调制信号波三角波一周期内，脉冲两边间隙宽度调制比M，0≤M<1；wr为信号波角频率从右图得,

ucuOturTcADBOtuotAtDtBdd'd'2d2d

对称规则采样法现在是29页\一共有61页\编辑于星期一其中任意区间正弦波面积：PWM波面积为：2）DPWM计算法（直接PWM法）基本思想：等面积或平均值等效法。具体而言：将期望获得的正弦参考电压在一个周期内等分为2N个等份，使每个等份内正弦波所围面积与其PWM波的面积相等。

PWM的实现现在是30页\一共有61页\编辑于星期一DPWM算法的特征：

脉宽正比于：若令Am/＝常数，则有：δi=KΔi→输出具有恒压频比特性；若令Am＝常数，则有：δi=KΔi/

→输出具有恒定输出电压特性；特别适应的应用对象：感应电机的变频调速①脉宽按δi=KΔi计算，则逆变器为恒压频比输出特性，它正是感应电机变频调速系统所要求的特征（在f<fe时）→电机具有恒转矩运行特性；②脉宽按δi=KΔi/

计算，则逆变器将输出恒定的电压，它正是感应电机变频调速系统在f>fe时所要求的特征→电机具有恒功率运行特性；

PWM的实现现在是31页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现

以右图为例说明该方法，设：输出电压半周期内，器件通、断各3次（不包括0和π），共6个开关时刻可控。为减少谐波并简化控制，要尽量使波形对称。特定谐波消去法的输出PWM波形OwtuoUd-Ud2ppa1a2a33）特定谐波消去法这是计算法中一种较有代表性的方法现在是32页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现首先，为消除偶次谐波，使波形正负两半周期镜对称，即其次，为消除谐波中余弦项，应使波形在正半周期内前后1/4周期以π/2为轴线对称

同时满足式上述两式的波形称为四分之一周期对称波形，用傅里叶级数表示为

式中，an为现在是33页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现能独立控制a1、a

2和a

3共3个时刻。该波形的an为

式中n=1,3,5,…OwtuoUd-Ud2ppa1a2a3确定a1的值，再令两个不同的an=0(n=1,3,5…)，就可建三个方程，求得a1、a2和a3。

特定谐波消去法的输出PWM波形现在是34页\一共有61页\编辑于星期一消去两种特定频率的谐波

PWM的实现在三相对称电路的线电压中，相电压所含的3次谐波相互抵消。可考虑消去5次和7次谐波，得如下联立方程：给定a1，解方程可得a1、a2和a3。a1变，a1、a2和a3也相应改变。现在是35页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现一般在输出电压半周期内，器件通、断各k次，考虑到PWM波四分之一周期对称，k个开关时刻可控，除用一个自由度控制基波幅值外，可消去k－1个频率的特定谐波。k的取值越大，开关时刻的计算越复杂。现在是36页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现4）空间矢量PWM法基本思想：将被控对象与逆变电路作为一个整体，建立统一的数学模型，分析出所有可行的开关组合（状态）对被控对象的影响，然后根据被控对象的给定值与实际值的误差大小与正负来实时选取最优的开关矢量，达到尽快消除误差的目的。空间电压矢量的概念以3相桥式逆变电路180互补工作方式为例来说明，所谓180互补导通工作方式，即在同一瞬间，3相桥的每个输出相总有一只管导通，因而可用一个“单刀双掷”开关来等效。现在是37页\一共有61页\编辑于星期一

设：上桥臂开关导通其值为“1”。下桥臂开关导通其值为“0”。即 Si＝ i=a,b,c

因此SaSbSc的可行组合共有8种.103.3.3PWM的实现现在是38页\一共有61页\编辑于星期一SaSbSc

000001010011100101110111uaubuc

000-E/3-E/32E/3-E/32E/3-E/3-2E/3E/3E/32E/3-E/3-E/3E/3-2E/3E/3E/3E/3-2E/300000-1/2E-1/2E-E0E01/2E1/2E008种开关组合，共产生8个空间电压向量，其中两个零电压矢量，六个非零电压矢量，这六个非零电压矢量在空间上互差60。对称分布。（100）（110）（010）（011）（001）（101）(000,111)ABC3.3.3PWM的实现现在是39页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现5）跟踪控制法把希望输出的波形作为指令信号，把实际波形作为反馈信号，通过两者的瞬时值比较来决定变换电路中各开关器件的通断，使实际的输出跟踪指令信号变化。由此形成PWM跟踪控制法。常用的PWM跟踪控制方法滞环比较方式将输出量控制在指令信号的一个允许误差带范围内上下波动三角波比较方式将输出量与指令信号的误差由控制系统的调节器处理后，作为调制波与三角形载波进行调制产生PWM定时比较方式在一个固定的控制周期到来时刻，依据输出量和指令信号的偏差来决定开关的通断状态现在是40页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现滞环比较方式的电流跟踪控制电流跟踪控制的基本原理把指令电流i*和实际输出电流i的偏差i*-i作为滞环比较器的输入。V1（或VD1）通时，i增大V2（或VD2）通时，i减小通过环宽为2DI的滞环比较器的控制，i就在i*+DI和i*-DI的范围内，呈锯齿状地跟踪指令电流i*。参数的影响环宽过宽时，开关频率低，跟踪误差大；环宽过窄时，跟踪误差小，但开关频率过高，开关损耗增大。L大时，i

的变化率小，跟踪慢；L小时，i

的变化率大，开关频率过高。

滞环比较方式电流跟踪控制举例tOiii*+DIi*-DIi*滞环比较方式的指令电流和输出电流现在是41页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现滞环比较方式电流跟踪PWM控制的特点硬件电路简单。实时控制，电流响应快。不用载波，输出电压波形中不含特定频率的谐波。和计算法及调制法相比，相同开关频率时输出电流中高次谐波含量多。闭环控制，是各种跟踪型PWM变流电路的共同特点。现在是42页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现滞环比较方式的电压跟踪控制把指令电压u*和输出电压u

进行比较，滤除偏差信号中的谐波，滤波器的输出送入滞环比较器，由比较器输出控制开关器件的通断，从而实现电压跟踪控制。

电压跟踪控制电路举例现在是43页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现和电流跟踪控制电路相比，只是把指令和反馈信号从电流变为电压。输出电压PWM波形中含大量高次谐波，必须用适当的滤波器滤除。u*=0时，输出电压u为频率较高的矩形波，相当于一个自励振荡电路。u*为直流信号时，u产生直流偏移，变为正负脉冲宽度不等，正宽负窄或正窄负宽的矩形波。u*为交流信号时，只要其频率远低于上述自励振荡频率，从u中滤除由器件通断产生的高次谐波后，所得的波形就几乎和u*

相同，从而实现电压跟踪控制。现在是44页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现负载+-iUi*U+-iVi*V+-iWi*WUdC+-C+-C+-三相三角波发生电路AAA三角形比较方式基本原理不是把指令信号和三角波直接进行比较，而是通过闭环来进行控制。把指令电流i*U、i*V和i*W和实际输出电流iU、iV、iW进行比较，求出偏差，通过放大器A放大后，再去和三角波进行比较，产生PWM波形。放大器A通常为比例积分特性或比例特性，其系数直接影响电流跟踪特性。特点开关频率固定，等于载波频率，高频滤波器设计方便。为改善输出电压波形，三角波载波常用三相三角波载波。和滞环比较控制方式相比，这种控制方式输出电流所含的谐波少。三角波比较方式电流跟踪PWM控制现在是45页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现不用滞环比较器，而是设置一个固定的时钟。以固定采样周期对指令信号和被控制变量进行采样，根据偏差的极性来控制开关器件通断。在时钟信号到来的时刻，如i<i*，V1通，V2断，使i增大。如i>i*，V1断，V2通，使i减小。每个采样时刻的控制都使实际电流与指令电流的误差减小。用定时比较方式时，器件的最高开关频率为时钟频率的1/2。和滞环比较方式相比，电流控制误差没有一定的环宽，控制的精度低一些。滞环比较方式和三角波比较方式常用于模拟控制系统，而定时比较方式常用于微机控制系统。定时比较方式现在是46页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现6）PWM的特殊调制方式在SPWM调制技术中，一般情况下调制波总是被设定成纯正弦信号的。如果将调制波设定成某些特定的波形或在正弦波基础上迭加一定的谐波成分，可以提高直流母线电压的利用率，减小开关器件的开关频率。几种特殊的PWM调制方法梯形波调制以梯形波作为调制信号，与三角形载波进行调制，可提高直流母线电压的利用率，但获得的PWM波将含有低次谐波。正弦调制波迭加三次谐波或直流分量一般应用于三相逆变电路的线电压输出，用以提高直流电压利用率，并尽量减小开关频率。而此时直流分量或三次谐波分量在线电压输出不出现（相电压相减而抵消）。现在是47页\一共有61页\编辑于星期一ucurUurVurWuuUN'OwtOwtOwtOwtuVN'uUV

PWM的实现梯形波为调制信号的PWM控制梯形波调制方法采用梯形波作为调制信号，可有效提高直流电压利用率。梯形波的形状用三角化率s=Ut/Uto描述，Ut为以横轴为底时梯形波的高，Uto为以横轴为底边把梯形两腰延长后相交所形成的三角形的高。s=0时梯形波变为矩形波，s=1时梯形波变为三角波。梯形波含低次谐波，PWM波含同样的低次谐波。低次谐波（不包括由载波引起的谐波）产生的波形畸变率为d。现在是48页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现d和U1m/Ud随s

变化的情况。s变化时各次谐波分量幅值Unm和基波幅值U1m之比。U,d00.20.40.60.81.0d0.20.40.60.81.01.21mUdUdU1ms

变化时的d

和直流电压利用率

s0.20.40.60.81.0s5wr00.10.27wr11wr13wrU1mUmn

s变化时的各次谐波含量梯形波调制的缺点:输出波形中含5次、7次等低次谐波s=0.4时，谐波含量也较少，约为3.6%，直流电压利用率为1.03，综合效果较好。现在是49页\一共有61页\编辑于星期一正弦波迭加三次谐波的调制方法该方法用于线电压控制，它适当地利用多余的一个自由度来改善控制性能。

PWM的实现uucr1uOwturur1uOwtur3

叠加3次谐波的调制信号目标——使输出线电压不含低次谐波，同时尽可能提高直流电压利用率，并尽量减少器件开关次数。直接控制手段仍是对相电压进行控制，但控制目标却是线电压鞍形波的基波分量幅值大。除叠加3次谐波外，还可叠加其他3倍频的信号，也可叠加直流分量，都不会影响线电压。叠加三次谐波在相电压调制信号中叠加3次谐波，使之成为鞍形波，输出相电压中也含3次谐波，且三相的三次谐波相位相同。合成线电压时，3次谐波相互抵消，线电压为正弦波。现在是50页\一共有61页\编辑于星期一

PWM的实现线电压控制方式举例（叠加3倍次谐波和直流分量）

线电压控制方式举例叠加up，既包含3倍次谐波，也包含直流分量，up大小随正弦信号的大小而变化。设三角波载波幅值为1，三相调制信号的正弦分别为urU1、urV1和urW1，令

up＝－min(urU1,urV1,urW1)－1

则三相的调制信号分别为：现在是51页\一共有61页\编辑于星期一3.3.3PWM的实现不论urU1、urV1和urW1幅值的大小，urU、urV、urW总有1/3周期的值和三角波负峰值相等。在这1/3周期中，不对调制信号值为-1的相进行控制，只对其他两相进行控制，这种控制方式称为两相控制方式

。

优点（1）在1/3周期内器件不动作，开关损耗减少1/3。（2）最大输出线电压基波幅值为Ud，直流电压利用率提高。（3）输出线电压不含低次谐波，优于梯形波调制方式。现在是52页\一共有61页\编辑于星期一3.4一个完整的控制系统实例分析控制系统实例分析——PWM整流电路实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流。晶闸管相控整流电路：输入电流滞后于电压，谐波分量大，功率因数很低。二极管整流电路：虽位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低。把逆变电路中的SPWM控制技术用于整流电路，就形成了PWM整流电路。控制PWM整流电路，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，也称单位功率因数变流器，或高功率因数整流器。现在是53页\一共有61页\编辑于星期一1．单相PWM整流电路

单相PWM整流电路4.4.1PWM整流电路的工作原理PWM整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多。半桥电路直流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源连接。

单相半桥电路

交流侧电感Ls包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的。全桥电路直流侧电容只要一个就可以。

单相全桥电路现在是54页\一共有61页\编辑于星期一4.4.1PWM整流电路的工作原理(1)单相全桥PWM整流电路的工作原理正弦信号波和三角波相比较的方法对右图中的V1~V4进行SPWM控制，就可以在桥的交流输入端AB产生一个SPWM波uAB。uAB中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。由于Ls的滤波作用，谐波电压只使is产生很小的脉动。当正弦信号波频率和电源频率相同时，is也为与电源频率相同的正弦波。us一定时，is幅值和相位仅由uAB中基波uABf的幅值及其与us的相位差决定。改变uABf的幅值和相位，可使is和us同相或反相，is比us超前90°，或使is与us相位差为所需角度。现在是55页\一共有61页\编辑于星期一4.4.1PWM整流电路的工作原理PWM整流电路的运行方式向量图a)整流运行b)逆变运行c)无功补偿运行d)超前角为j

dj·Us·UL·UR·UAB·Isd·Us·UR·UAB·Is·U