1.單相pwm整流電路
單相橋式pwm整流電路如圖1所示。按照自然采樣法對功率開關(guān)器件vt1~vt4進(jìn)行spwm控制,就可在全橋的交流輸入端ab間產(chǎn)生出spwm波電壓 。 中含有和正弦調(diào)制波同頻、幅值成比例的基波,以及載波頻率的高次諧波,但不含低次諧波。由于交流側(cè)輸入電感l(wèi)s的作用,高次諧波造成的電流脈動被濾除,控制正弦調(diào)制波頻率使之與電源同頻,則輸入電流 也可為與電源同頻正弦波。
單相橋式pwm整流電路按升壓斬波原理工作。當(dāng)交流電源電壓 時,由vt2、vd4、vd1、ls和vt3、vd1、vd4、ls分別組成兩個升壓斬波電路。以vt2、vd4、vd1、ls構(gòu)成的電路為例,當(dāng)vt2導(dǎo)通時, 通過vt2、vd4向ls儲能;當(dāng)vt2關(guān)斷時,ls中的儲能通過vd1、vd4向直流側(cè)電容c充電,致使直流電壓 高于 的峰值。當(dāng) 時,則由vt1、vd3、vd2、ls和vt4、vd2、vd3、ls分別組成兩個升壓斬波電路,工作原理與 時類似。由于電壓型pwm整流電路是升壓型整流電路,其輸出直流電壓應(yīng)從交流電壓峰值向上調(diào)節(jié),向低調(diào)節(jié)會惡化輸入特性,甚至不能工作。
圖1 單相pwm整流電路
輸入電流 相對電源電壓 的相位是通過對整流電路交流輸入電壓 的控制來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)。圖5-47給出交流輸入回路基波等效電路及各種運(yùn)行狀態(tài)下的相量圖。圖中 分別為交流電源電壓 、電感 上電壓 、電阻 上電壓 及輸入電流 的基波相量, 為 的相量。
圖2 pwm整流電路輸入等效電路及運(yùn)行狀態(tài)相量圖
圖(b)為pwm整流狀態(tài),此時控制 滯后 的一個 角,以確保 與 同相位,功率因數(shù)為1,能量從交流側(cè)送至直流側(cè)。
圖(c)為pwm逆變狀態(tài),此時控制 超前 的一個 角,以確保 與 正好反相位,功率因數(shù)也為1,但能量從直流側(cè)返回至交流側(cè)。從圖(b)、(c)可以看出,pwm整流電路只要控制 的相位,就可方便地實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動,這對需要有再生制動功能、欲實(shí)現(xiàn)四象限運(yùn)行的交流調(diào)速系統(tǒng)是一種必須的變流電路方案。
圖(d)為無功補(bǔ)償狀態(tài),此時控制 滯后 一個 角,以確保 超前 90º,整流電路向交流電源送出無功功率。這種運(yùn)行狀態(tài)的電路被稱為無功功率發(fā)生器svg(static var generator),用于電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償。
圖(e)表示了通過控制 的相位和幅值,可實(shí)現(xiàn) 與 間的任意相位 關(guān)系。
2.三相pwm整流電路
三相橋式pwm整流電路結(jié)構(gòu)如圖3所示,其工作原理同單相電路,僅是從單相擴(kuò)展到三相。只要對電路進(jìn)行三相spwm控制,就可在整流電路交流輸入端a、b、c得到三相spwm輸出電壓。對各相電壓按圖3(b)相量圖控制,就可獲得接近單位功率因數(shù)的三相正弦電流輸入。電路也可工作在逆變狀態(tài)或圖5-47(d)、(e)的運(yùn)行狀態(tài)。
圖3 三相橋式pwm整流電路