脉宽调制整流电路简介

本文引用地址： //m.amcfsurvey.com/article/179681.htm

间接电流控制引入一个电压环，由电压环得到一个与整流电路输出功率相匹配的输入电流幅值给定。再经过两个乘法器转换成输入电流的有功分量i_p和无功分量i_q，分别经R和ω_L环节后转换成电压信号再与电源电压相减后，便得到给定电压调制信号，最后与三角波比较产生控制用的PWM信号，控制主电路的工作。这种控制方式的电路简单，但由于缺少了电流环，响应速度受到一定程度的影响；另外，用到了电路参数R及L，电路参数与给定参数一致性较差，也会影响控制的精度。

3.2 直接电流控制

与间接电流控制相反，在控制电路中引入交流输入电流反馈信号，对输入电流进行直接控制，称为直接电流控制。根据电流跟踪方法的不同，直接电流控制可分为滞环电流比较法控制、定时瞬时电流比较法控制和三角波电流比较法控制等。

3.2.1 滞环电流比较法控制

图7所示为滞环电流比较法控制的原理图。以其中A相进行说明，基本工作原理是电压调节器输出与和电源电压同相位的单位正弦信号相乘得到A相电流参考信号i_A＊，i_A＊再与检测到的A相电流信号i_A比较，经过滞环产生PWM调制波，对各开关器件进行控制，达到控制电流与电压完全同相或反相的目的。

图7 滞环电流比较法控制原理图

滞环电流比较法控制实现很方便，控制简单，且控制误差可由滞环宽度调节，若设计合适可达到较高的控制精度，故实际应用较广。在使用中，器件开关频率取决于滞环宽度，导致器件的开关频率较大，造成器件选择较难且滤波器的设计复杂。

3.2.2 定时瞬时电流比较法控制

图8所示为定时瞬时电流比较法控制的原理图。定时瞬时电流比较法控制与滞环电流比较法控制类似，都包括电压、电流反馈且PWM调制波产生方法也相同。不同之处是，引入时钟信号定时将反馈电流与指令电流进行比较，产生PWM调制波控制开关器件的通断，保证电压、电流的同相位，且器件的开关频率固定。

图8 定时瞬时电流比较法控制原理图

定时瞬时电流比较法控制可有效克服滞环电流控制开关频率变化的缺点，使开关频率固定，但电流跟踪误差受到电网电压影响，且控制电路要比滞环电流比较法复杂。

3.2.3 三角波电流比较法控制

图9所示为三角波电流比较法控制的原理图。与前面两种控制方法类似，电路中也包括电流滞环和电压环，电流指令由电压环PI输出和一个与电压同相的单位正弦信号相乘得到，指令电流和反馈电流经电流调节器后与三角波信号比较后，得到控制用PWM调制波，控制开关器件的通断，实现输出电流跟踪指令电流。

图9 三角波电流比较法控制原理图

三角波电流比较法控制也具有开关频率固定的优点，且单一桥臂的开关控制互补，为建模分析提供了方便，从而可方便地实现系统的谐波分析；在结构上，其控制电路比定时瞬时电流比较法控制简单，因而具有广阔的应用前景。

在直接电流控制中直接检测交流侧电流信号加以控制，系统响应快，动态响应好，但检测量过多，控制复杂。间接电流控制从稳态相量关系出发进行电流控制，尽管动态响应较慢，但其具有结构简单、检测量少、控制简单、概念清晰的特点，可得到最优的性能价格比。

4 结语

通过上述分析，PWM整流技术的应用会越来?广泛，其发展也会呈现出多种趋势，但主要归结为三个方面：功率器件、主电路拓朴和控制方法。

1）新型全控型器件的发展器件是PWM整流技术赖以实现的基础，新技术的出现和新材料的应用，必然会产生更新、更好的功率器件，从而推动PWM整流技术的发展。

2）主电路拓朴PWM整流器的最大优势就是对电网的影响较小，为了进一步降低影响，提高功率因数，人们必然会对整流器的拓朴结构进行改进，现在已经出现五电平、七电平结构，随着功率器件和应用水平的提高，必然会有更新、更好的电路拓朴结构出现。

3）控制方法一方面，主电路拓朴的多样化，必然会引起控制方法的变异，甚至会产生更新、更简单的控制方法；另一方面，现代控制理论和计算机技术的发展也为新的方法的出现奠定了坚实的基础，现在状态反馈控制、变结构控制已经开始应用到PWM整流器的控制中来。

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