PWM整流器解析
PWM整流器简介
dvdc (t ) vdc (t ) idc (t ) C dt RL
三相半桥整流器PWM分析
• 直流侧电压波形 直流侧电流到直流侧电压的传递函数为一 阶惯性环节，惯性时间常数RLC取值越大， 直流侧电压脉动越小，波形如下
Vdc ( s) RL I dc ( s) 1 RLC
三相半桥整流器电路设计
PWM整流器简介
硬件部 2011-11-23
PWM整流器分类
半桥 单相 电压型 PWM整流器 电流型 三相 全桥 全桥 半桥
PWM整流器拓扑结构
单相半桥
单相全桥
PWM整流器拓扑结构
三相半桥
PWM整流器拓扑结构
三相全桥
PWM整流器工作原理
• 交流侧矢量关系
E V VL VL LI
三相PWM整流的交流侧相电压在调制过程中取值±1/3vdc，±2/3vdc， 0
三相半桥整流器PWM分析
• 交流侧电压波形
三相半桥整流器PWM分析
• 电感两端电压
vLj (t ) e j (t ) v j 0 (t )
j=a, b, c
三相半桥整流器PWM分析
• 输入电流 输入电流为电感电压的积分
模式6(011)
三相半桥整流器PWM分析
• 不同开关模式的电流回路(ia>0,ib<0,ic>0)
模式7(111)
模式8(000)
三相半桥整流器PWM分析
• 交流侧电压
电压方程：
v a 0 (t ) vaN (t ) vN 0 (t ) v b 0 (t ) vbN (t ) vN 0 (t ) v c 0 (t ) vcN (t ) vN 0 (t )
PWM整流器分类介绍
工作原理：
• 在系统瞬时功率不变的前提下，将三相静止坐标系下 的整流桥相电压变换到两相静止坐标系下（即3/2变 换），用一个模为2Uo/3的空间电压矢量在复平面上表 示出来。 • 由于三相VSR开关是双电平控制，电压矢量只有2*2*2 = 8种，其中Uo (0 ，0，0)、U7 (1, 1,1) 为零矢量， 其余6个非零矢量对称均匀分布在复平面上。在每个开 关周期中对任何给定空间电压矢量U均可用相邻两个有 效开关矢量和零矢量来等效。 • 在一个载波周期内，开关管的导通总是以零矢量开始 并以零矢量结束。
•
因此，为了实现整流器输出直流电流的恒定和输入端 接近单位功率因数，三相电流型PWM整流器的控制实际 上是一个双环控制系统。
• 外环是直流电流控制环，其目的一般是保持 的恒定。 在直流电流环中，采样的直流电流与给定值进行比较， 产生的误差经过PI调节后，输出作为整流器的网侧电 流峰值指令， ，将 与同步信号(单位幅值正弦波) 相乘，作为网侧电流指令信号 ，由 及 组成交流 电流控制环，其目的是要求网侧电流 跟踪给定电 流 ，也即实现了网侧电流对网侧电压的相位跟踪。
3 .PWM整流器的分类
• （1）按输出滤波方式分为：电压型和电流型； 电流型PWM整流器输出端采用串联滤波电感以维持输出电 流低纹波，具有近似电流源的特性。 电流型PWM整流器又称为Buck型整流器，如图2-1所示。交 流侧由L, C组成二阶低通滤波器，以滤除交流侧电流中的 开关谐波;直流侧接大电感，使直流侧电流近似为平滑的直 流。开关器件由可控器件与二极管串联组成扩以提高器件 的反向阻断能力。与电压型PWM整流器相似，电流型PWM整 流器具有四象限运行的能力.
• 以下将详细介绍: • （１）基于虚拟磁链的电压型PWM整流器直 接功率控制：
pwm整流电路工作原理
pwm整流电路工作原理一、前言PWM整流电路是一种常见的电路，它主要用于将交流电转换为直流电。
本文将详细介绍PWM整流电路的工作原理。
二、PWM技术简介PWM技术是指通过改变信号的占空比来控制电源输出的一种技术。
在PWM技术中，周期保持不变，而占空比则可以根据需要进行调节。
当占空比为0时，输出为0；当占空比为100%时，输出为最大值。
三、PWM整流电路基本结构PWM整流电路包括三个部分：输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器。
其中输入滤波器用于平滑交流输入信号；PWM调制器用于控制直流输出信号的大小；输出滤波器用于平滑直流输出信号。
四、输入滤波器输入滤波器主要由一个电容和一个电感组成。
它的作用是平滑交流输入信号，并减小噪声干扰。
当交流输入信号经过输入滤波器后，会变成一个近似直流的信号。
五、PWM调制器PWM调制器主要由一个比较器和一个三角形波发生器组成。
它的作用是根据需要改变直流输出信号的大小。
当三角形波发生器的输出电压高于比较器输入信号时，输出为高电平；当三角形波发生器的输出电压低于比较器输入信号时，输出为低电平。
通过改变三角形波发生器的频率和占空比，可以控制直流输出信号的大小。
六、输出滤波器输出滤波器主要由一个电容和一个电感组成。
它的作用是平滑直流输出信号，并减小噪声干扰。
当直流输出信号经过输出滤波器后，会变得更加平稳。
七、工作原理PWM整流电路的工作原理如下：1. 输入滤波器将交流输入信号平滑成近似直流的信号。
2. PWM调制器根据需要改变直流输出信号的大小。
3. 输出滤波器将直流输出信号平滑，并减小噪声干扰。
4. 最终得到符合要求的直流电源。
八、总结本文详细介绍了PWM整流电路的工作原理。
通过对输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器等部分进行分析，我们可以更好地理解PWM整流电路是如何将交流电转换为直流电的。
浅述PWM型整流器
浅述PWM型整流器061230105 何卓电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并且在电力系统中得到日益广泛的应用。
电力电子技术根据用电场合而改变电能的应用方式，即所谓“变流”，使得电能的应用更好地满足人们的需求，并通过功能和性能的提高产生经济效益和社会效益。
因此，电力电子技术又被认为是电能应用的优化技术。
除了线性功率放大的场合，电力电子装置中的功率器件大多工作于开关状态，这种电力电子装置不加控制的扩大应用，带来的一个副作用就是电网的“污染”。
例如传统的二极管整流器和晶闸管相控整流器，其运行过程中，网侧电流均含有大量谐波，且总的功率因数较低，大量应用所导致的电磁兼容问题可能会造成严重的后果，因此必须加以限制。
环保意识的提高，促使人们在电力电子技术的发展中探索一条“绿色”之路。
对变流装置而言，“绿色”的内涵应包括电网无谐波污染、单位功率因数，以及功率控制系统的高性能、高稳定性、高效率等传统变流装置所不具备的优越性能。
“绿色”电能变换的需求呼唤着电力电子技术的发展，而电力电子技术的发展又促进了“绿色”电能变换的实现。
PWM 整流器作为各种电力电子应用系统与电网的接口，其发展方向是将变流技术与微电子技术和自动控制技术相融合，已成为电力电子技术发展中的热点和亮点。
PWM控制技术的应用与发展为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型整流器称为整流器。
经过20多年的研究与探索，PWM控制技术已成功应用于整流器的设计中，使整流器获得了前所未有的优良性能。
与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控的AC/DC变换性能，而且可实现网侧单位功率因数和正弦波电流控制，甚至能使电能双向传输。
一般称电能可双向传输的PWM整流器为可逆PWM整流器。
由于可逆PWM整流器不仅体现出PWMAC/DC 变流特性（整流），而且还可呈现出PWMDC/AC变流特性（有源逆变），因而确切地说，可逆PWM整流器实际上是一种新型的可四象限运行的变流器。
PWM整流器
二、PWM整流器拓扑结构
电压源型整流器
最新课件
电流源型整流器
8
二、PWM整流器拓扑结构
PWM工作原理主要是通过对开关器件进行有效控制，使得 桥臂输入端电压为PWM调制脉冲序列。当开关频率足够高时， 根据傅立叶分解，桥臂端电压为基波交流电压和高次谐波电压 组成。
最新课件
9
二、PWM整流器拓扑结构
udc RL
20
四、三相PWM整流器数学模型
L
d
ik
dt
Rik
ek
udcsk
1 3
sj
ja,b,cຫໍສະໝຸດ Cd udc dt
iksk
ka,b,c
udc RL
R
0
0
( sa
1 3
k a ,b ,c
sk
)
ZXA XB E A
0
R
0
( sb
1 3
k a ,b ,c
sk
)
0
0
R
k a ,b,c
dk
)
0
0
R
(dc
1 3
k a ,b,c
dk
)
d a d b d c
1/ R
05.08.2021
最新课件
22 1-22
四、三相PWM整流器数学模型
➢采用开关函数描述的一般数学模型是对VSR开 关过程的精确描述，较适合于VSR的波形仿真。。
➢采用开关函数描述的VSR一般数学模型，当 VSR开关频率远高于电网基波频率时，为简化 VSR的一般数学描述，可忽略VSR开关函数描述 模型中的高频分量，即只考虑其中的低频分量， 从而获得采用占空比描述的低频数学模型，用于 指导控制器设计
pwm镇流器工作原理
pwm镇流器工作原理
PWM镇流器（Pulse Width Modulation Rectifier）是一种通过
改变开关元件（如晶体管）的导通时间比例，从而实现对电流或电压的控制的电路。
PWM镇流器的主要工作原理如下：
1. 输入电压通过绕组产生交流电压。
将输入电压与变压器绕组相连接，通过绕组感应电磁感应产生交变电压。
2. 交流电压通过整流电路转换为直流电压。
在PWM镇流器中，通常采用全桥式整流电路，将交流电压转换为直流电压。
3. 控制器控制开关元件的导通比例。
PWM镇流器通过控制开
关元件（如晶体管）的导通时间比例，来调整输出电流或电压的大小。
控制器通常采用微处理器或DSP芯片，通过PWM
信号控制开关元件的导通时间。
4. 开关元件控制电流流向。
开关元件根据控制器输出的PWM
信号的高低电平，控制导通或断开电流的通路，从而控制电流流向。
当开关元件导通时，电流通过开关元件流入负载；当开关元件断开时，电流通过恢复二极管流入负载。
通过以上工作原理，PWM镇流器可以实现对输入电流或电压
的精确控制，从而满足不同负载的需求。
单相PWM整流器电压外环模糊自适应控制
单相PWM整流器电压外环模糊自适应控制随着电力电子技术的不断发展，PWM整流器已经广泛应用于各种电力系统中。
在电力系统中，PWM整流器的电压外环控制是非常重要的一个环节。
为了提高整流器的性能和稳定性，模糊自适应控制技术被引入到了电压外环控制中。
本文将对单相PWM整流器电压外环模糊自适应控制进行介绍和讨论。
一、单相PWM整流器的基本原理单相PWM整流器是一种常用的电力电子装置，它可以将交流电转换为直流电。
它通常由桥式整流电路、PWM控制电路和滤波电路组成。
桥式整流电路将交流电转换为脉动的直流电，PWM控制电路通过控制开关管的通断来对脉动的直流电进行调节，最终输出稳定的直流电。
滤波电路则对PWM输出进行滤波，得到平稳的直流电。
在单相PWM整流器中，电压外环控制是非常重要的一个环节。
它可以根据电流和电压的变化情况，对PWM控制电路进行调节，从而使得整流器的输出电压保持在设定值附近。
二、模糊控制理论概述模糊控制是一种智能控制方法，它可以根据系统的输出和输入，进行模糊推理，得到对系统的控制规则。
与传统的PID控制相比，模糊控制可以更好地适应非线性系统和时变系统，对系统的稳定性和鲁棒性有着很好的性能。
在模糊控制中，通常需要进行模糊化、模糊推理和解模糊化三个步骤。
模糊化是将系统的输入和输出进行模糊处理，将具体的数值转换为模糊的概念。
模糊推理是根据模糊化之后的输入和输出，进行推理得到控制规则。
解模糊化是将模糊推理得到的规则转化为具体的控制动作。
模糊控制可以根据系统的具体情况，进行智能化的控制，从而提高系统的稳定性和性能。
1. 模糊自适应控制器的设计在单相PWM整流器的电压外环控制中，通常需要根据系统的实际状态，动态地调节控制参数，以确保输出电压的稳定性和准确性。
为了实现这一目标，模糊自适应控制技术被引入到了电压外环控制中。
模糊自适应控制器可以根据系统的输出和输入，进行模糊推理，得到控制规则。
它还可以动态地调节模糊控制器的参数，以适应系统的动态变化。
三相电压型PWM整流器的基本原理与建模分析
第三章三相电压型PWM整流器的基本原理与建模分析本文蓄电池充电装置是采用可逆PWM整流器的智能充电装置，PWM整流器既可工作于整流状态又可工作于逆变状态，从而实现能量再生和提高网侧功率因数，降低对电网的谐波污染;并采用馈能放电，将蓄电池电能回馈到电网，节省电能。
三相电压型PWM整流器是本系统研究的基础，担负着为蓄电池充电时提供直流电源及放电时向电网馈电的功能。
本章给出了三相电压型PWM整流器的基本原理及建模仿真。
1.1 PWM整流器基本原理概论PWM整流器是一个可工作在四象限的、交流侧和直流侧全控型的电流变换装置。
首先通过PWM整流器的模型电路来阐述其基本原理。
图3-1图3-1为PWM变流器模型电路。
PWM变流器模型电路由主要由三部分构成:交流网络、桥式功率开关管电路以及直流网络。
其中交流网络可以等效为交流电动势E和网侧电感L的串联;直流网络可以等效为负载电阻RL和负载电动势eL串联;桥式功率开关管电路可以是电压型桥路也可以使电流型桥路。
忽略功率开关管桥路的损耗，根据交流侧和直流侧功率平衡关系可得1.1式（3-1）式中:V , I 一交流侧电压、电流;Vdc, ldc一直流侧电压、电流。
由式(1.1)可知:模型电路的的交，直流两侧相互制约。
下面通过分析模型电路的交流侧电压电流来研究PWM变流器的运行原理。
为简化分析，忽略PWM的谐波分量，只考虑基波，稳态运行时，PWM交流侧电压电流矢量关系如图1.2所示。
以E为参考矢量，控制V，可实现四象限运行。
如不变，则也不变，V的运行轨迹便成了以为半径的圆。
在V分别抵达A, B, C, D四个特殊点时，PWM整流器分别呈现纯电感特性、正电阻特性、纯电容特性和负电阻特性。
A)纯电感特性运行 B)正电阻特性运行 C)纯电容特性运行 D)负电阻特性运行图1.2PWM变流器交流侧稳态矢量关系图E一交流电网电动势矢量 V一交流侧电压矢量VL-交流侧电感电压矢量 I一交流侧电流矢量对PWM整流器在四个特殊点间的运行规律详细分析如下:1.电压矢量v端点在圆轨迹弧AB上运动时，PWM整流器运行于整流状态。
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sin( t )
sin( t - 2 /3) sin( t - 4 /3)
ia(t) ib(t) ic(t)
PWM整流器
合肥工业大学 黄海宏
电力电子技术 PWM整流电路基本特征
➢能量可双向流动 ➢直流侧电压稳压 ➢功率因数可控
电力电子技术
桥式PWM整流电路
I
I
E1
E2
R
E1
E2
R
两直流电源相连电能传递情况
a)
b)
➢图a中E1＞E2，I
E1
E2 R
电流从E1流向E2。
➢E1发出功率P1=E1*I，E2接受功率P2=E2*I，电阻消耗的功率为PR=(E1E2)*I。
VT3
VT4
VD3
VD 4
VD3
VD4
电力电子技术
三相三线制APF
ia
iLa
A
+
ib
iLb
L
B
ic
iLc
R
C
-
icf ibf iaf
IPM Cdc
电力电子技术
三相三线制APF
u*d + ud -
PI
id* multiplier
iLa, Lb,Lc
-
i*a,b,c
ia,b,c - PI
+
+
sin(t - 2k /3) (k=0,1,2)
· UL ·
UR
·
· Is
UAB d
· Us
b)
·
Is
·
j Us
·d UAB
· UL · UR
· UL
· UR
Ia功s：和率U因AU数滞B同s 为后相1，。相整UP角流Ws d状M，态整，流
电路最基本的工作状态
c)
d)
▪ b：U AB超前U 相s 图角6-d29，Is和U s反相，逆变状态，说明PWM整流电路可实现
uab的幅值和相位，就可获得所需 大小和相位的输入电流is。 L在电路中承担了平衡电压的作用
，其两端电压 uL=Ldis/dt=us-uab
则有 .
.
.
.
U L jL I s U s U ab
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
··
Is
Us
·d UAB
a)
· Is
· Us d
· UAB
· UL · UR
➢ 除必须具有输入电感外，PWM整流器的 电路结构和逆变器是一样的。
➢ 按照正弦信号波和三角波相比较的方法 对图中的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。
+ ud
RL ua,ub,uc
负载
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
• ia* ，ib* 和ic*分别和各自的电源电压同相位，其幅值 和反映负载电流大小的直流信号id成正比，这是整流器 运行时所需的交流电流指令信号。 •指令信号和实际交流电流信号比较后，通过PI或滞环对 器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪指令值
双向 ... 双向
DC/DC
DC/DC
锂电池
锂电池
电力电子技术
双向DCDC
ii
+ VT1
Ui
VT3
-
VD1 L1
VD3
+ Uo -
L2 VT2
io C1
C2 VT4
VD2 VD4
电力电子技术
双向DCDC
ii
Ui
Ui ii
VD1
VD2
VD1
VD2
VT1
L1
VT2 L2
io Uo
io
+
-
VT1
L1
VT2 L2
➢图b为E2＞E1，则电流反向，此时E1接受功率，E2发出功率。
I
I
E1
E2
E1
E2
R
R
a)
b)
两交流电源相连电能传递情况
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
V1
V3
L
VD1
VD 3
u s
a is
+ C
R
ud
b
VD 2
VD4
V2
V4
电压型单相桥式PWM整流电路
➢ 单相电压型桥式PWM整流电路如图所示， 每个桥臂由一个全控器件和反并联的整 流二极管组成，L为交流侧附加的电抗器， 在PWM整流电路中是一个重要的元件， 起平衡电压、支撑无功功率和储存能量 的作用。
能量正反两个方向的流动。
▪ c为：U静 止AB滞无后功U功 相s率角发d生，器I超s（前StaUti9cs0V°，ar电Ge路n向era交to流r—电S源V送G）出无功功率，这时称 ▪ d：通过对U AB幅值和相位的控制，可以使Is比U 超s 前或滞后任一角度j
电力电子技术 电压型桥式PWM整流电路
u*d + u-d
id PI
i*a,b,c
ia,b,c
sin(t-2k/3) (k=0,1,2)
+ ud 负载
RL ua,ub,uc
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
电力电子技术
PWM整流电路的应用（电池化成）
交流 电网
380V
变压器 380V / 24 V
AC/DC双 向变流器
48V直流母线
io Uo
io
+
-
(Ui-Uo)ton=(Ui+Uo)toff
VT3 VD3
VT4
VT3
VD4
VD3
VT4 VD4
Ui ii
Ui ii
Uo=UiD-Ui(1-D)=Ui(2D-1)
VD1 VT1
L1
VT2 L2
VD2 VT1
VD1 L1
VT2 L2
VD2
io Uo
io
+
-
io Uo
io
+
-
VT3
VT4
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
V1
V3
L
VD1
VD 3
u s
a is
+ C
R
ud
b
VD 2
VD4
V2
V4
电压型单相桥式PWM整流电路
uab与电网的正弦电压us共同作用于 输入电感L上，产生正弦输入电流is 。us一定时，is幅值和相位仅由uab 中基波幅值及其与us的相位差决定 ，通过控制整流器交流侧的电压
VD1 VD3 VD5
V1
V3
V5
对于正弦波调制的三 相PWM逆变电路来说，
ua ia
当调制度为1时，输出
a
ub
ib L
b
相电压的基波幅值为 C+ R ud Ud/2，故三相电压型
uc ic
PWM整流电路的直流
c
V4
V6
V2
电压应大于相电压峰
值的2倍。
VD4 VD6 VD2
三相电压型PWM整流电路
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
➢ 控制系统组成
双闭环控制系统，外环是直流电压控制环，内环是交流电流 控制环
外环PI调节器的输出为id，id分别乘以和a、b、c三相相电压 同相位的正弦信号，得到三相交流电流的正弦指令信号ia*， ib* 和ic* 。
ia,b,c
u*d + u-d
id PI
i*a,b,c
sin(t-2k/3) (k=0,1,2)
ua, b,c + -
+ ud
电力电子技术 三相三线制APF实验（单相电流参数）
电力电子技术
三相四线制APF
ia
iLa
ib
iLb
ic
iLc
icf ibf iaf
IPM
A+
N
- RLa CLa
B+
N
- RLbCLb
C+
N
RLcCLc
-
Cdc1 Cdc2
电力电子技术
三相四线制APF
ea(t) PLL