三相有源滤波器、PWM整流器、逆变器的关系(精)

三相有源滤波器、PWM 整流器、逆变器的关系

有源滤波器（APF ，或者说电源质量管理器）、PWM 整流器（又称主动整流器AE F ）、逆变器这三大种类开关电力器件有相似的变换，有密切的关系，甚至控制程序都是大部分相同的。

－，技术关系

如果说把APF （除去储电的直流电力电容）、AEF 、逆变器都看着黑匣子，可以说这三者的两端都是相同的电源―――直流源DC 和三相交流源AC ，三者的作用都是变换这两种电源的形式。

有源滤波器中，DC 源的能量最初虽是来自AC 源，但是DC 电压建立后，D C 和AC 之间的能量是可以相互流动的。PWM 整流器中，正常的整流过程是AC 流向DC ，输出DC 电压时（如回馈制动时）DC 流向AC 。逆变器中，能量的情况是D C 流向AC 。

APF、AEF 、逆变器三者都是在变换DC 和AC ，那么这两个源之间能变化的必要条件是什么呢？两个源，如两碗水，必然水往地处流，水能流动的零界条件是水平，同样，两个源流动的零界条件是DC 电压＝AC 电压（AC 电压是线电压的峰值）。掌握了这点明白――做有源滤波器，以普通的400V 三相工业用电来说，其线电压峰值为560V ，考虑余量后DC 电压要稳定在800V 左右；做PWM 整流器，如输出要求DC 稳定在300V ，则必须用变压器降压市电，变比至少要大于56：30；做逆变器，若DC 侧电压为100V ，采用SVPWM 调制或3次谐波注入法时AC 侧线电压峰值最大为100V （采用SPWM 调制时AC 侧相电压峰值最大为50V ，这就是所谓SVPWM 调制能提高直流电压15％利用率的原因）。说到这里，有心的朋友应该有这样的问题：APF 、AEF 、逆变器三者为什么都是DC 侧电压高于AC 侧线电压峰值？我们都知道，在自然状态下水总是往低处流的，逆变器完全符合此道，好理解；但是APF 和AEF 又怎样能使能量从的电平的AC 侧流向高电压的DC 侧呢？其答案是多加个抽水的“水泵”，这样“高往低放水”和“低往

高注水”就都能够完成了。实际上，APF 和AEF 必须自带的电感和IGBT 的开关状态在一定的情况下能够形成斩波升压电路，实现水泵功能。

APF、AEF 、逆变器的电源关系如此相似，必然这三者在实现的控制技术上有共同的地方。通过我自己的已经完成的APF 实验，我以APF 为基础来说。一台APF 怎样变成一台AEF ？直接去掉交流侧的三相负载（使交流侧电流只在APF 和电网间流动），在直流侧就上直流负载就行了（使APF 消耗直流侧的有功），连控制程序都可以不变。完全可以说AEF 就是特殊条件下的APF 。一台APF 怎样变成一台光伏发电用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，在APF 和电网之间多加一个并网变压器，在直流侧接上直流流源，在控制程序中增加一个MPPT （最

大功率点跟踪）模块工。一台APF 怎样变成一台带电机用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，还要去掉APF 的电感，在直流侧接上直流流源，在控制程序中三相交流给定要变化（要能变频，APF 是源于电网）、增加速度转矩控制（即频率、电流、电压关系控制），改造复杂难度大。

二，入手市场的分析

由于有源滤波器、PWM 整流器、逆变器三者关系极为密切，如果说能够真正掌握任何一者的制造技术，那么其他的两者的制造技术也应该是已经入门了的。

纵观国内，单单就变频器（逆变器）来说，市场大的都不用说了。而同时，西门子、ABB 等国外公司凭借其长期的经营和相对领先的技术，霸占着巨大的市场，而我们的相关企业几乎生存于其牙缝之间―――捡点残羹剩汁吃喝，而且随时都有可能被其咬死！又好像国外的公司是一个武功高强的帮主，而我们的企业还是一个不大会武的小子，我们该怎样去争夺其帮主之位呢？看过武侠小说的都知道，这是一件漫长而艰难的，但是总算有办法的事情―――找一绝世神功秘笈，在合适的地点，在恰当的时机，练功！在工控领域，唯一的绝世神功秘笈就是世界最领先的控制技术，现在我有了（^_^ 你可以不信，不影响以下论述），哪有该在

APF 、AEF 、逆变器三者中以谁为突破口呢？

我认为APF 是最佳的选择，因为它有以下有点：

1，最重要的，APF 只是一个辅助性的电力设备。APF 的工作与否不会对其服务的工业系统带来功能上的影响。应为它不是关键性设备，所以客户在选型时更能够“不怕事”，可以选择低档的“国产”。

2，谐波源的增多，节能社会的必须进程，必将给APF 代来更大的市场需求量。

3， APF功能更简单，控制技术相对简单。

4，目前APF 市场上还是“群龙无首”的状态，没有哪个品牌有极强的认知度，是很好的打旗立号之处！

相对于有源滤波器，PWM 整流器的市场还很小（个人感觉），目前不是市场的热点。而对于逆变器来说，尤其是在工业传动领域，逆变器是整个系统的核心，完全决定了系统的正常与否，甚至关系到人生安全（如电梯），所逆变器的门槛要求比APF 要高的多，而且国外公司的变频器产品在传动领域有绝对的认知度。