脈寬調(diào)制整流電路簡(jiǎn)介

2.2 三相多開(kāi)關(guān)PWM整流電路

三相多開(kāi)關(guān)PWM整流器的主電路拓樸結(jié)構(gòu)主要有如下幾種。

2.2.1 六開(kāi)關(guān)Boost型

亦稱為兩電平電壓型整流器或三相橋式可逆PWM整流器。電路如圖3所示，每個(gè)橋臂上的可關(guān)斷開(kāi)關(guān)管都帶有反并聯(lián)二極管，可以實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)。以A相為例予以說(shuō)明：當(dāng)A相下橋臂中的開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)，A相儲(chǔ)能電感儲(chǔ)能；當(dāng)其關(guān)斷時(shí)，A相電感儲(chǔ)能通過(guò)上橋臂的二極管向直流側(cè)釋放磁能。因此，從廣義上講，這種橋式PWM可逆整流器拓?fù)?，仍屬于升壓式結(jié)構(gòu)。六開(kāi)關(guān)Boost型PWM整流器的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單且宜于實(shí)現(xiàn)有源逆變，因而是目前應(yīng)用和研究最為活躍的一種類型，也是多開(kāi)關(guān)PWM整流電路中應(yīng)用最為廣泛的一種。

圖3 三相多開(kāi)關(guān)Boost型

2.2.2 六開(kāi)關(guān)Buck型

也可稱為兩電平電流型整流器，電路如圖4所示，直流側(cè)電抗器一般要求很大。由于電流型變換器的特點(diǎn)，交流側(cè)輸入LC濾波器通常是必不可少的，以改善電流波形和功率因數(shù)。這種電路拓樸較適合于空間矢量調(diào)制，且有降壓作用。其缺點(diǎn)是直流側(cè)大電感內(nèi)阻較大，消耗功率較大導(dǎo)致其效率略低于六開(kāi)關(guān)Boost型。

圖4 三相多開(kāi)關(guān)Buck型

2.2.3 三電平PWM整流電路

在大功率PWM變流裝置中，常采用拓樸結(jié)構(gòu)如圖5所示的三點(diǎn)式電路，這種電路也稱為中點(diǎn)鉗位型(Neutral Point Clamped)電路。與兩點(diǎn)式PWM相比，三點(diǎn)式PWM調(diào)制波的主要優(yōu)點(diǎn)，一是對(duì)于同樣的基波與諧波要求而言，開(kāi)關(guān)頻率低得多，從而可以大幅度降低開(kāi)關(guān)損耗；二是每個(gè)主開(kāi)關(guān)器件關(guān)斷時(shí)所承受的電壓僅為直流側(cè)電壓的一半，因此，這種電路特別適合于高電壓大容量的應(yīng)用場(chǎng)合。不過(guò)三點(diǎn)式PWM可逆整流器的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，一方面其主電路拓?fù)涫褂霉β书_(kāi)關(guān)器件較多，另一方面，控制也比兩點(diǎn)式復(fù)雜，尤其是需要解決中點(diǎn)電位平衡問(wèn)題。

圖5 三電平PWM整流電路

從上面的分析可以知道，單開(kāi)關(guān)主電路拓樸結(jié)構(gòu)的共同優(yōu)點(diǎn)在于，控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，且電源可靠性高；缺點(diǎn)在于其應(yīng)用場(chǎng)合受到開(kāi)關(guān)器件的影響，開(kāi)關(guān)器件的耐壓水平高低和開(kāi)關(guān)頻率的高低限制了這種電路的應(yīng)用，其主要應(yīng)用于中小功率的變頻器或UPS電源。

與單開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的PWM整流器相比，多開(kāi)關(guān)PWM整流電路的共同優(yōu)點(diǎn)在于功率因數(shù)高，諧波失真小，可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，調(diào)節(jié)速度快，應(yīng)用范圍寬，主要應(yīng)用于中大功率場(chǎng)合。缺點(diǎn)也很突出，諸如電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，控制難度大，而且需要檢測(cè)和控制的點(diǎn)較多，提高了控制成本；器件的增多也降低了系統(tǒng)的可靠性。但由于其性能指標(biāo)要高于單開(kāi)關(guān)結(jié)構(gòu)的PWM整流器，且可實(shí)現(xiàn)能量的雙向流動(dòng)，是很有發(fā)展前途的拓樸結(jié)構(gòu)。

3 控制方式

控制技術(shù)是PWM高頻整流器發(fā)展的關(guān)鍵。要使PWM整流器工作時(shí)達(dá)到單位功率因數(shù)，必須對(duì)電流進(jìn)行控制，保證其為正弦且與電壓同相或反相。根據(jù)有沒(méi)有引入電流反饋可以將這些控制方法分為兩大類：引入交流電流反饋的稱為直接電流控制（DCC）；沒(méi)有引入交流電流反饋的稱為間接電流控制，間接電流控制也稱為相位幅值控制（PAC）。

3.1 間接電流控制

間接電流控制就是通過(guò)控制PWM整流器的交流輸入端電壓，實(shí)現(xiàn)對(duì)輸入電流的控制。這種控制方法沒(méi)有引入交流電流控制信號(hào)，而是通過(guò)控制輸入端電壓間接控制輸入電流，故稱間接電流控制。又因其直接控制量為電壓，所以又稱為相位幅值控制。其原理圖如圖6所示。

圖6 間接電流控制框圖