理论教育 PWM整流器及其优化设计方案

PWM整流器及其优化设计方案

时间:2023-06-10 理论教育 版权反馈
【摘要】:PWM整流器按照不同形式划分,可以分类如图5.4所示。图5.4 PWM整流器的分类示意图尽管PWM整流器的分类方法多种多样,但是最基本的分类方法是将PWM整流器分为电压型和电流型两大类。需要说明一点,电压型三相桥式PWM整流器使用三相平衡电网,当电网三相不平衡时,其控制性能将会恶化。图5.7 三相三线三电平电压型PWM整流电路4.三相软开关PWM整流电路图5.8所示为三相软开关PWM整流电路。

PWM整流器及其优化设计方案

PWM整流电路是指采用PWM控制策略和全控型功率器件(如IGBT)组成的整流电路,也称高频斩控整流电路。PWM整流电路和传统整流电路相比,具有以下优点:

1)网侧电流正弦波。PWM整流电路的网侧电压ugUgsinωt,则可控制网侧电流igIgsinωt,从而减少电网侧电流谐波含量。

2)网侧功率因数可控,甚至可以单位功率因数运行。

3)可以实现能量双向传输:即当PWM整流运行时,电网向负载传输能量;当PWM有源逆变运行时,又从负载向电网回馈电能。

4)具有较快的动态响应性能。由于开关频率的高频化,则PWM控制的滞后时间远小于晶闸管滞后时间,因此具有较快的动态响应性能。

PWM整流器按照不同形式划分,可以分类如图5.4所示。

图5.4 PWM整流器的分类示意图

尽管PWM整流器的分类方法多种多样,但是最基本的分类方法是将PWM整流器分为电压型和电流型两大类。

电压型PWM整流器的显著特征是直流侧并联储能电容,因而具有低阻抗的恒压源性质,下面介绍几种典型的电压型PWM整流拓扑结构。

1.电压型单相全桥PWM整流电路

图5.5所示为电压型单相全桥PWM整流电路,全控器件VT1~VT4和反并联的整流二极管VD1~VD4构成单相全桥电路。PWM整流器在直流侧采用大电容滤波;在交流侧与交流电源之间串联电抗器,其作用是平衡电压、支撑无功功率和存储能量的作用。(www.daowen.com)

2.三相三线两电平电压型PWM整流电路

图5.6所示为三相三线两电平电压型PWM整流电路,由6个全控器件VT1~VT6和6个反并联的整流二极管VD1~VD6构成,交流侧采用三相对称的无中性线连接方式。需要说明一点,电压型三相桥式PWM整流器使用三相平衡电网,当电网三相不平衡时,其控制性能将会恶化。

图5.5 电压型单相全桥PWM整流电路

图5.6 三相三线两电平电压型PWM整流电路

3.三相三线三电平电压型PWM整流电路

图5.7所示为三相三线三电平电压型PWM整流电路,其弥补了在高电压场合时,需要使用高反压的功率开关管或将多个功率开关管串联使用以及在低频时交流侧电流谐波含量大的不足。该拓扑结构由多个功率开关串联使用,并采用二极管钳位,以获得交流输出电压的三电平调制。相比于两电平拓扑,其所需更多的功率开关管,导致成本升高和控制复杂。

图5.7 三相三线三电平电压型PWM整流电路

4.三相软开关PWM整流电路

图5.8所示为三相软开关PWM整流电路。图中,桥式并联谐振网络由谐振电感、谐振电容、功率开关管VT7以及续流二极管VD7、VD8组成;VT9和VD9位直流侧开关管,其主要作用是将直流侧谐振网络与交流侧隔离。在一定条件下,LrCr产生谐振,并使Cr两端产生零电压,此时对三相功率开关管进行切换,便可实现软开关PWM控制。

图5.8 三相软开关PWM整流电路

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