整流电路和控制原理-教案.ppt

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1、现代电力电子及变流技术,第六章 整流器工作原理和控制技术,第六章 整流器工作原理和控制技术,6.1 不控整流电路结构和工作原理 6.2 单相PWM整流电路结构和工作原理 6.3 单相PWM整流器功率控制原理6.4 三相PWM整流电路结构和工作原理6.5 三相PWM整流器主要控制方法概述6.6 三相PWM整流器功率控制技术,6.1 不控整流电路结构和工作原理,电路结构,最常用的是单相桥和三相桥结构电路中的电力电子器件采用整流二极管整个整流过程不可控,单相整流电路工作原理,在u2正半周过零点至wt=0期间，因u2ud，故二极管均不导通，电容C向R放电，提供负载所需电流。至wt=0之后，u2将要超过

2、ud，使得VD1和VD4开通，ud=u2，交流电源向电容充电，同时向负载R供电。,6.1 不控整流电路结构和工作原理,空载时，,实际应用的情况,6.1 不控整流电路结构和工作原理,三相整流电路工作原理,6.1 不控整流电路结构和工作原理,某一对二极管导通时，输出电压等于交流侧线电压中最大的一个，该线电压既向电容供电，也向负载供电；当没有二极管导通时，由电容向负载放电，ud按指数规律下降。,实际应用的情况,6.1 不控整流电路结构和工作原理,考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形 a）电路原理图 b）轻载时的交流侧电流波形 c）重载时的交流侧电流波形,输出电压平均值 Ud在（2.34U2

3、2.45U2）之间变化,谐波和无功功率分析基础非正弦电路中的情况,6.1 不控整流电路结构和工作原理,非正弦电路的有功功率：P=U I1 cosj1功率因数为：,基波因数n=I1/I，即基波电流有效值和总电流有效值之比 位移因数（基波功率因数）cosj 1,注：功率因数由基波电流相移和电流波形畸变这两个因素共同决定的。,不控整流电流波形畸变，造成功率因数低,电路结构,6.2 单相PWM整流电路结构和工作原理,交流侧电感Ls主要为外接电抗器的电感，是电路正常工作所必须的。,工作原理,6.2 单相PWM整流电路结构和工作原理,采用SPWM控制开关器件动作，在交流输入端ab产生一个SPWM波uab；

4、uab中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量和高次谐波；,由于L的滤波作用，谐波电压只使i产生很小的脉动；当正弦信号波频率和电源频率相同时，i与电源频率相同；e一定时，i幅值和相位仅由uab的基波幅值及其与e的相位差决定。改变uab基波的幅值和相位，可使i和e同相或反相，即实现单位功率因数。,jwL,6.3 单相PWM整流器功率控制原理,无功功率为零,电路方程,6.3 单相PWM整流器功率控制原理,坐标变换(Park变换),6.3 单相PWM整流器功率控制原理,6.3 单相PWM整流器功率控制原理,控制机理,6.4 三相PWM整流电路结构和工作原理,电路结构,网侧三相交流电压eA、eB

5、、eC提供电能；流过三相交流电感L的电流分别iA、iB、iC；三相交流电流通过六个开关管(或二极管)整流出直流电流iD；直流电流对直流电容C充电和提供给负载；输出直流电压为UD。,6.4 三相PWM整流电路结构和工作原理,工作原理,和前述的单相电路相似，只是从单相扩展到三相；采用SPWM控制开关器件动作，在交流输入端A、B和C形成 SPWM电压；通过控制A、B和C点的电压，并在电感的作用下，iA、iB、iC为正弦波，且与输入电压同相(或反相)，即功率因数近似为1；,6.5 三相PWM整流器主要控制方法概述,电压定向控制(VOC),一种基于同步旋转坐标的矢量控制方法，其实质是控制电流矢量与电压矢

6、量所在的d轴重合,6.5 三相PWM整流器主要控制方法概述,虚拟磁链定向控制(VFOC),一种基于同步旋转坐标的矢量控制方法；控制思想是将三相交流电源和电感虚拟成一台交流电机，其中交流电源虚拟成电机的电势，交流电感虚拟成电机的定子电感；控制方法：将电流矢量控制到虚拟磁链的垂直方向上。,省去了三相电流检测环节,6.5 三相PWM整流器主要控制方法概述,基于电压的直接功率控制(V-DPC),一种基于功率解耦的控制方法；将总功率分解为瞬时有功功率和无功功率；直接功率控制的实质是将有功功率和无功功率分别控制，有功功率决定了输出直流电压，无功功率决定了系统功率因数。,6.5 三相PWM整流器主要控制方法

7、概述,基于虚拟磁链的直接功率控制 VF-DPC,将虚拟磁链的构思应用到直接功率控制中,6.5 三相PWM整流器主要控制方法概述,基于虚拟磁链的直接功率控制 VF-DPC,磁链的估算借助了开关器件的开关状态兼顾了网侧电压波形不理想的实际问题,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,电路方程,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,控制机理,PPR时，控制P减少；P=PR时，控制P不变。Q0时，控制Q减少；Q=0时，控制Q不变。,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,动态参考有功功率 PR,PR理论上期望为UR2/R,UD收敛,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,控制设计,6.6 三相PWM整流器功率控制技术,控制实现,SPWM,