PWM整流电路工作原理

接线图 2023年07月21日 22:53 232 admin

1.单相PWM整流电路

单相桥式PWM整流电路如图1所示。按照自然采样法对功率开关器件VT₁～VT₄进行SPWM控制，就可在全桥的交流输入端AB间产生出SPWM波电压。中含有和正弦调制波同频、幅值成比例的基波，以及载波频率的高次谐波，但不含低次谐波。由于交流侧输入电感L_s的作用，高次谐波造成的电流脉动被滤除，控制正弦调制波频率使之与电源同频，则输入电流也可为与电源同频正弦波。

单相桥式PWM整流电路按升压斩波原理工作。当交流电源电压时，由VT₂、VD₄、VD₁、Ls和VT₃、VD₁、VD₄、Ls分别组成两个升压斩波电路。以VT₂、VD₄、VD₁、Ls构成的电路为例，当VT₂导通时，通过VT₂、VD₄向Ls储能；当VT₂关断时，Ls中的储能通过VD₁、VD₄向直流侧电容C充电，致使直流电压高于的峰值。当时，则由VT₁、VD₃、VD₂、Ls和VT₄、VD₂、VD₃、Ls分别组成两个升压斩波电路，工作原理与时类似。由于电压型PWM整流电路是升压型整流电路，其输出直流电压应从交流电压峰值向上调节，向低调节会恶化输入特性，甚至不能工作。

PWM整流电路工作原理第10张

图1 单相PWM整流电路

输入电流相对电源电压的相位是通过对整流电路交流输入电压的控制来实现调节。图5-47给出交流输入回路基波等效电路及各种运行状态下的相量图。图中分别为交流电源电压、电感上电压、电阻上电压及输入电流的基波相量，为的相量。

PWM整流电路工作原理第24张

图2 PWM整流电路输入等效电路及运行状态相量图

图（b）为PWM整流状态，此时控制滞后的一个角，以确保与同相位，功率因数为1，能量从交流侧送至直流侧。

图（c）为PWM逆变状态，此时控制超前的一个角，以确保与正好反相位，功率因数也为1，但能量从直流侧返回至交流侧。从图（b）、（c）可以看出，PWM整流电路只要控制的相位，就可方便地实现能量的双向流动，这对需要有再生制动功能、欲实现四象限运行的交流调速系统是一种必须的变流电路方案。

图（d）为无功补偿状态，此时控制滞后一个角，以确保超前90º，整流电路向交流电源送出无功功率。这种运行状态的电路被称为无功功率发生器SVG（Static Var Generator），用于电力系统无功补偿。

图（e）表示了通过控制的相位和幅值，可实现与间的任意相位关系。

2.三相PWM整流电路

三相桥式PWM整流电路结构如图3所示，其工作原理同单相电路，仅是从单相扩展到三相。只要对电路进行三相SPWM控制，就可在整流电路交流输入端A、B、C得到三相SPWM输出电压。对各相电压按图3（b）相量图控制，就可获得接近单位功率因数的三相正弦电流输入。电路也可工作在逆变状态或图5-47（d）、（e）的运行状态。