脉冲整流器教学文稿.ppt

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1、脉冲整流器电容Cd：保证输出电压的恒定交流侧电感LN是电路必须的。它包括外接电感与变压器漏感主电路交流侧的电阻R，包括电感电阻和交流电源内阻，电路中未画出。当输入侧的交流电压uN（t）与电流iN（t）均为正弦时：直流输出与交流输入功率的瞬时值应当相等：可见，直流电流id将以2倍网频脉动。要得到恒定的输出电压应当在脉冲整流器与负载间接一个由电感电容组成的二次谐波滤波器以平衡以2倍网频脉动的能量，即电路中L2C2支路。T1—T4按SPWM方式进行控制。控制正弦信号的频率与电网频率相同。在脉冲整流器交流侧产生的交流电压uS(t)的基

2、波与电网电压同频率，其幅值和与网压的相位可控。电感LN抑制uS(t)中的高次谐波电压所产生的谐波电流。因此iN(t)也是与电网同频率的正弦量2.电路的工作模式与能量关系设交流电源侧的电压与电流均为正弦。以交流电源的正半周为例：(1)模式1：S1S3导通信号。此时电路方程是：+-iN为正时，D1和D3导通，交流侧输出能量，直流侧吸取能量，处于整流状态，iN减小，LN释放能量iN为负时，T1和T3导通，交流侧吸收能量，直流侧释放能量，处于能量反馈状态，iN增大，LN储能（2）模式2：S2S4导通信号。此时电路方程是：+-iN为正时

3、，T2和T4导通，交流侧与直流侧均输出能量，iN增大，LN储能iN为负时，D2和D4导通，交流侧与直流侧均吸收能量，iN减小，LN放能。（3）模式3：S1S2导通信号。此时电路方程是：+-直流侧与交流侧无能量交换，交流电源被短接iN为正时，D1和T2导通，iN增大，LN储能。iN为负时，D2和T1导通，iN减小，LN放能。（4）模式4：S3S4导通信号。此时电路方程如下+-直流侧与交流侧无能量交换，交流电源被短接iN为正时，D4和T3导通，iN增大，LN储能。iN为负时，D3和T4导通，iN减小，LN放能。3.电路的工作过程主

4、开关的控制信号如图所示uXuYuN区域1：T1T2全为断信号，电压、电流为正，所以T4D3导通，uN给LN储能。区域2：D1on，D3on，uN和LN给直流侧供能。区域3：D1on，T2on，uN给LN供能。其它的区域分析方法相同。注意电路中uN、LN与开关组成了“升压斩波器”。例如，uN＞0时，T4、D3、D1、LN与uN组成了一个升压斩波器；D1、T2、D3、LN与uN组成了另一个升压斩波器。同理，在uN＜0时也有两个等效的升压斩波器。+-+-+-+-为了为使PWM整流器能够正确工作，必须使直流电压值大于交流电源电压的幅值

5、。以uN＞0时，T4、D3、D1、LN与uN组成的升压斩波器的工作为例，当T4导通时，uS经T4、D3被短路，电感中的电流增大，电感储能。当T4关断时，电感储能经D3、D1向直流侧电容充电。若流入电容的能量大于流出的能量，直流电压就要升高；反之就要降低。正确地控制开关的占空比，就能保持直流电压达到所要求的值并保持恒定。4.单相脉冲整流器的控制从交流输入侧看，PWM整流器主电路可以简化为图示的等效电路。于是有如下的相量方程：等效电路整流时矢量图逆变时矢量图由矢量图知，当uN不变时，iN的幅值与相位完全由逆变器产生的uS的幅值及其

6、与uN的相位来决定。控制uN、uS间的相位角和uS的幅值，就能够控制交流侧的电流iN的大小和相位。可以实现iN与uN同相、反相、超前、滞后。即通过控制，既可以使PWM整流器在功率因数为1的条件下整流或逆变运行；也可以使它成为一个等效的电容或电感，向交流电路送出无功功率。两种控制策略：直接电流控制和间接电流控制，又称相位幅值控制(1)间接电流控制（按矢量图示关系控制）电阻、电感上的电压与网压相加（减），构成逆变器的控制信号。直流控制环节保证了直流电压的恒定。如果直流电压低于给定，则输入电流增大，输入功率增大，直流电压增高。反之则

7、降低PIRSXLPWM4QCPIRS4QCPI比较三角波直流恒压控制与上相同。它采用电流跟踪方式以确保网压与网泫的同相位。为方便滤波器的设计，电流跟踪采用了PWM方式(2)直接电流控制引入交流电流反馈、直接控制交流电流使其跟踪指令电流值。两种控制方案的优缺点：间接电流控制的主要优点：不需要电流互感器，控制成本低，电路简单，易实现，静态特性好，且控制原理清楚。主要缺点是：（1）自身无限流功能（无电流环），需加过流保护电路（2）系统从一种稳态向另一稳态过渡时电流中会出现直流分量（3）系统动态响应慢。直接电流控制的优点：输入交流侧电

8、流快速跟踪电流指令，动态响应速度快，限流容易，控制精度高缺点：（1）输入电流检测需要宽频带的电流传感器，控制成本高。（2）电流脉动大，增加了注入电网的谐波5间接电流控制系统仿真将IN*与正弦项相乘得到与网压同相的电流有功分量，将IN*与余弦项相乘得到垂直于网压的电压分量，“4