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pwm整流电路原理
PWM整流电路是一种常见的电子电路，用于将脉宽调制（PWM）信号转换为直流信号。
它可以有效地将高频脉冲信
号转换为平滑的直流电压输出。
整流电路的核心部分是二极管桥。
二极管桥由四个二极管组成，通常是正向导通的。
当PWM输入信号的脉冲高电平时，二极
管桥的两个对角线上的二极管导通，从而将信号的正半周期传导到输出端。
当PWM输入信号的脉冲低电平时，二极管桥的
另外两个对角线上的二极管导通，从而将信号的负半周期传导到输出端。
在整流电路中，输出端通常连接一个滤波电路，以减小输出端的纹波电压。
滤波电路由电容和电感组成，可以将输出端的脉冲信号滤除，从而获得较为平滑的直流电压输出。
整流电路还可以通过PWM信号的调制比例来控制输出端的电
压大小。
调整PWM信号的高电平时间与低电平时间的比例可
以改变整流电路的输出电压。
通过调节PWM信号的占空比，
整流电路可以实现电压的控制功能。
综上所述，PWM整流电路通过二极管桥和滤波电路将脉宽调
制信号转换为直流信号。
它广泛应用于电子设备中，如电源供应器、直流电动机控制等领域。
单相PWM整流电路：电能转换的捷径
单相PWM整流电路以其高效稳定的性能被广泛应用于电力系统中，本文将详细介绍其工作原理。
一、PWM调制原理
PWM调制即脉宽调制，它是一种控制开关管通断时间比的方式，通过调节开关管通断的时间，使得输出电压波形可以尽可能地接近AI直
流电压。
因此，PWM调制技术是一种高效的电压调节技术。
二、单相PWM整流电路
单相PWM整流电路是以半桥电路为基础建立起来的。
半桥电路的
结构简单，只有两个开关管，可以使输入电压得到零点到正峰值之间
的电压，开关管的工作状态由PWM波形控制，没有导通损耗，输出电
流是纯直流电流，功率因数高，效率高。
三、电路工作原理
单相PWM整流电路的控制部分采用PWM控制芯片，具有自启动、
自调节、过电流保护等功能。
输出部分包括半桥电路和双向电容，其
中半桥电路实现电压变换，双向电容保证了输出电压的平滑。
在电源
的输出端，还需要加上输出电感和滤波电容，以过滤掉高频噪声信号。
四、优点与应用
单相PWM整流电路具有高效稳定、功率因数高、输出电流稳定等优点，已被广泛应用于UPS、交直流电源、光伏逆变器等领域。
同时，这种电路的控制简单，结构紧凑，成本相对较低，因此也受到了广泛的欢迎。
综上所述，单相PWM整流电路是一种高效、稳定、可靠的电压调节技术，具有广泛的应用前景。
通过对其工作原理的了解，我们可以更好地应用这种技术，为电力系统的稳定运行贡献自己的力量。
PWM整流电路的原理及控制
PWM 整流电路是采用PWM 控制方式和全控型器件组成的整流电路，它能在不同程度上解决传统整流电路存在的问题。
把逆变电路中的SPWM 控制技术用于整流电路，就形成了PWM 整流电路。
通过对PWM 整流电路进行控制，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，则功率因数近似为1。
因此，PWM 整流电路也称单位功率因数变流器。
1.单相PWM 整流电路
单相桥式PWM 整流电路如单相桥式PWM 整流电路按升压斩波原理工作。
当交流电源电压时，由VT2、VD4、VD1、Ls 和VT3、VD1、VD4、Ls 分别组成两个升压斩波电路。
以VT2、VD4、VD1、Ls 构成的电路为例，当
VT2 导通时，通过VT2、VD4 向Ls 储能；当VT2 关断时，Ls 中的储能通过VD1、VD4 向直流侧电容C 充电，致使直流电压高于的峰值。
当时，则由VT1、VD3、VD2、Ls 和VT4、VD2、VD3、Ls 分别组成两个升压斩波电路，工作原理与时类似。
由于电压型PWM 整流电路是升压型整流电路，其输出直流电压应从交流电压峰值向上调节，向低调节会恶化输入特性，甚至不能工作。
输入电流相对电源电压的相位是通过对整流电路交流输入电压的控制来实现调节。
2
2.三相PWM 整流电路
三相桥式PWM 整流电路结构如
PWM 整流电路的控制
为使PWM 整流电路获得输入电流正弦且和输入电压同相位的控制效果，。
三相pwm整流电路工作原理三相PWM整流电路是一种能够将三相交流电转换为直流电的电路。
该电路采用PWM（脉宽调制）技术控制混合型整流桥，通过改变开关器件的导通时间比来控制输出电流的大小。
本文将介绍三相PWM整流电路的工作原理，并提供相关参考内容。
三相PWM整流电路的工作原理：三相PWM整流电路由混合型整流桥和PWM控制电路组成。
混合型整流桥由六个可控硅（或IGBT）开关组成，它们分别位于三相交流电源的三个相线和直流输出端之间。
PWM控制电路通过控制六个开关器件的导通时间比例，来实现对输出电流的精确控制。
三相PWM整流电路的工作过程如下：1. 三相交流电源通过三个变压器分别接到整流桥的三个输入端，供电给负载。
2. PWM控制电路通过测量负载电流、输入电压、温度等信息，计算需要输出的电流，并产生相应的PWM信号。
3. PWM信号控制开关器件的导通时间比例。
在每个电流周期内，通过适当的开关动作，调整开和关的时间，以控制输出电流的大小。
开关器件导通时，正向电压施加在负载上，负载得到能量；开关器件关闭时，负载断电。
4. 通过不断调整开关器件的导通时间比例，以跟踪负载电流，实现输出电流的稳定控制。
三相PWM整流电路的特点：1. 输出电流可进行精确控制。
通过调整开关器件的导通时间比例，可以实现精确的输出电流控制。
这种控制不仅能保证输出电流的恒定性，还能避免电流过大或过小导致的电路损坏。
2. 效率高。
由于PWM技术的应用，整流过程中开关器件的损耗较小，从而提高了整体的能效。
3. 传输效率高。
三相PWM整流电路可以实现三相交流电到直流电的转换，因此在电能的传输效率上相对较高。
4. 可靠性高。
通过PWM控制电路对整流桥的开关器件进行控制，可以提高电路的稳定性和可靠性。
关于三相PWM整流电路的相关参考内容：1. 《电力电子技术及应用》杜聪，中国电力出版社。
2. 《实用电能质量调节与控制技术》王军，机械工业出版社。
3. 《交直流三相不对称和谐波控制的综合分析与计算方法》杨占明，中国科学技术大学硕士学位论文。
PWM整流电路及其控制方法引言PWM〔脉宽调制〕技术是一种常用的电磁能源转换技术，广泛应用于各种电力电子设备中。
在电力转换中，如何实现高效率、低功率损失的能源转换一直是研究的热点之一。
PWM整流电路是一种典型的能源转换电路，它通过控制开关器件的导通时间来实现电源直流化的同时降低功率损耗。
本文将介绍PWM整流电路的根本原理、关键元件以及控制方法。
PWM整流电路的根本原理PWM整流电路主要由开关器件、滤波电容、感性元件和控制电路组成。
其根本原理是将输入交流电通过开关器件进行脉宽调制，从而获得平均值等于输出直流电压的脉冲电流。
通过滤波电容以及感性元件对脉冲电流进行平滑处理，得到稳定的直流输出电压。
开关器件的选择在PWM整流电路中，开关器件是实现脉宽调制的关键部件。
常见的开关器件有MOSFET〔金属氧化物半导体场效应晶体管〕和IGBT〔绝缘栅双极型晶体管〕两种。
MOSFET具有开关速度快、损耗小的特点，适用于低功率应用；而IGBT那么适用于高功率应用，具有较高的承受电压和电流能力。
滤波电容和感性元件滤波电容和感性元件是PWM整流电路中的关键元件，它们的作用是对脉冲电流进行平滑处理。
滤波电容可以存储电荷并平滑输出电流，而感性元件那么可以平滑输出电压。
合理选择滤波电容和感性元件的值可以在保证输出电压稳定的同时减小纹波电流和纹波电压。
控制方法PWM整流电路的控制方法主要有两种：固定频率控制和变频控制。
固定频率控制是指在整个转换过程中，开关器件的频率保持不变。
这种控制方法简单可靠，但效率较低。
变频控制是根据输出电压的需求，自适应地改变开关器件的频率，以提高整流效率。
变频控制方法相对复杂，但具有较高的效率和稳定性。
控制电路设计PWM整流电路的控制电路设计是实现控制方法的关键。
控制电路主要包括PWM生成电路和反响控制电路。
PWM生成电路负责生成脉宽信号，控制开关器件的导通时间；反响控制电路用于检测输出电压，并根据检测结果调整PWM信号以实现稳定的输出电压控制。
PWM整流工作原理1.开关电源：PWM整流电路由一对开关电路组成，通常是MOSFET或IGBT（绝缘栅双极晶体管）。
2.控制信号：通过其中一种控制算法，将输入的直流电源信号转换为控制开关的PWM信号。
控制算法通常基于反馈控制，可以使用PID（比例积分微分）控制器或其他控制算法。
3. PWM信号：PWM信号是脉冲信号，其占空比（Pulse Width）根据控制算法的输出变化。
占空比是指PWM信号高电平持续的时间与一个周期内总时间的比例。
通过调整占空比，可以控制开关电路的导通和断开时间。
4.输出滤波：PWM信号通过一个滤波电路，将其转换为平滑的直流输出。
滤波电路通常是一个电感和电容的组合，用于滤除PWM信号中的高频噪声。
5.输出电压：整流电路将滤波后的PWM信号转换为输出电压。
当PWM信号高电平时，开关电源导通，将直流电源的电能储存在电感中。
当PWM信号低电平时，开关电源断开，电感中储存的能量被转移到输出电容上，供电给负载。
6.负载控制：输出电压经过调整和稳压电路控制，以保持恒定的输出电压。
控制电路根据负载的变化，调整PWM信号的占空比，以保持输出电压的稳定性。
1.高效性：PWM整流技术可以通过准确控制开关的导通和断开时间，最大限度地减少功率损耗，并提高整流电路的效率。
2.精确控制：PWM信号的占空比可以很容易地调整，以实现对输出电压的精确控制。
由于PWM整流技术可提供高频开关特性，因此调整输出电压的响应速度非常快。
3.可靠性：PWM整流电路中的开关元件通常由可靠的MOSFET或IGBT 组成，其寿命较长。
此外，PWM整流技术还具有较少的电磁干扰和噪声。
4.小尺寸：由于高效性和精确控制的特性，PWM整流电路可以使用较小的电感和电容组件，从而减小整流电路的体积。
5.可调度：PWM整流技术可以适应各种负载变化，通过调整占空比，以保持稳定的输出电压和电流。
总之，PWM整流工作原理是基于PWM信号控制开关导通和断开时间，实现高效的切换电流输出。
三相pwm整流电路工作原理
三相pwm整流电路是一种应用广泛的电路，其主要功能是将三相
交流电转换为直流电，并且尽可能减小其脉动。
具体来说，该电路通
过对三相交流信号进行高频调制，形成一组高频脉冲信号，然后通过
滤波电路将这些脉冲信号转换为平滑的直流电信号。
该电路的工作原
理如下：
首先，三相交流电信号经过桥式整流电路得到半波直流信号，通
过电容进行平滑后输出给三个功率管的控制极。
三个功率管根据PWM
控制信号工作，输出由PWM控制的高频脉冲电流。
通过对三个脉冲信
号的相位进行调整，可以实现输出电流的控制，并且可以使输出电流
尽可能接近直流电。
此外，考虑到转换过程中产生的电磁噪声，一般
会设计特定的滤波电路，使得电路输出的直流电信号更加平滑稳定。
三相pwm整流电路在工业生产中得到广泛的应用，具有效率高、
控制精度高、可靠性强等优点。
适用于需要变频调速、须负载适应、
需要高速反应的应用场合，如电机控制、电气传动等。
除此之外，三相pwm整流电路还可以与其他电路进行组合，实现
更为复杂的功能。
例如，该电路可以与逆变器电路相结合，实现交流
电频率和电压的控制，同时可以实现功率因数校正、谐波消除等功能。
可以说，三相pwm整流电路是一项非常重要的技术，对于工业现场的
电气控制和传动具有不可替代的作用。
pwm整流电路工作原理一、前言PWM整流电路是一种常见的电路，它主要用于将交流电转换为直流电。
本文将详细介绍PWM整流电路的工作原理。
二、PWM技术简介PWM技术是指通过改变信号的占空比来控制电源输出的一种技术。
在PWM技术中，周期保持不变，而占空比则可以根据需要进行调节。
当占空比为0时，输出为0；当占空比为100%时，输出为最大值。
三、PWM整流电路基本结构PWM整流电路包括三个部分：输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器。
其中输入滤波器用于平滑交流输入信号；PWM调制器用于控制直流输出信号的大小；输出滤波器用于平滑直流输出信号。
四、输入滤波器输入滤波器主要由一个电容和一个电感组成。
它的作用是平滑交流输入信号，并减小噪声干扰。
当交流输入信号经过输入滤波器后，会变成一个近似直流的信号。
五、PWM调制器PWM调制器主要由一个比较器和一个三角形波发生器组成。
它的作用是根据需要改变直流输出信号的大小。
当三角形波发生器的输出电压高于比较器输入信号时，输出为高电平；当三角形波发生器的输出电压低于比较器输入信号时，输出为低电平。
通过改变三角形波发生器的频率和占空比，可以控制直流输出信号的大小。
六、输出滤波器输出滤波器主要由一个电容和一个电感组成。
它的作用是平滑直流输出信号，并减小噪声干扰。
当直流输出信号经过输出滤波器后，会变得更加平稳。
七、工作原理PWM整流电路的工作原理如下：1. 输入滤波器将交流输入信号平滑成近似直流的信号。
2. PWM调制器根据需要改变直流输出信号的大小。
3. 输出滤波器将直流输出信号平滑，并减小噪声干扰。
4. 最终得到符合要求的直流电源。
八、总结本文详细介绍了PWM整流电路的工作原理。
通过对输入滤波器、PWM调制器和输出滤波器等部分进行分析，我们可以更好地理解PWM整流电路是如何将交流电转换为直流电的。
单相pwm电流整流电路单相PWM电流整流电路是一种常见的电源电路，它可以将交流电转换为直流电，广泛应用于各种领域，如工业自动化、家庭电器等。
本文将从以下几个方面进行详细介绍。
一、单相PWM电流整流电路的基本原理单相PWM电流整流电路的基本原理是利用半桥或全桥逆变器将交流输入转换为直流输出，并通过PWM控制器对逆变器开关管进行调制，实现直流输出的稳定性和精度。
具体来说，当输入交流信号通过半桥或全桥逆变器时，逆变器内部的开关管会根据PWM控制信号打开或关闭，从而使得输出信号在时间上被分成若干个周期，每个周期内包含一个高电平和一个低电平。
通过调节PWM控制信号的占空比可以改变高低电平之间的时间比例，从而实现对输出直流信号的调节。
二、单相PWM电流整流电路的主要组成部分单相PWM电流整流电路主要由以下几个组成部分构成：1. 输入滤波器：用于对输入交流信号进行滤波和去噪处理，在保证输入稳定性和精度的同时，减少对逆变器开关管的干扰。
2. 逆变器：用于将输入交流信号转换为直流输出信号，通常采用半桥或全桥结构。
3. PWM控制器：用于控制逆变器内部开关管的开关时间和占空比，从而实现对输出直流信号的调节。
4. 输出滤波器：用于对输出直流信号进行滤波和去噪处理，在保证输出稳定性和精度的同时，减少对负载的干扰。
5. 保护电路：用于保护整个电路不受过压、过流、短路等异常情况的影响，并防止逆变器开关管损坏。
三、单相PWM电流整流电路的工作原理单相PWM电流整流电路的工作原理可以分为以下几个步骤：1. 输入滤波：将输入交流信号通过输入滤波器进行滤波和去噪处理，使得输入信号稳定性和精度得到保证，并减少对逆变器开关管的干扰。
2. 逆变：经过输入滤波后，交流信号被送入半桥或全桥逆变器中进行逆变操作。
在逆变过程中，PWM控制器会根据设定的占空比控制开关管的开关时间，从而实现对输出直流信号的调节。
3. 输出滤波：逆变后的直流信号经过输出滤波器进行滤波和去噪处理，使得输出信号稳定性和精度得到保证，并减少对负载的干扰。
三相PWM整流电路工作原理一、引言三相PWM（脉冲宽度调制）整流电路是一种常见的电力电子装置，用于将三相交流电转换为直流电。
本文将详细讨论三相PWM整流电路的工作原理，包括整流过程、控制方法以及应用领域。
二、整流过程三相PWM整流电路的主要任务是将三相交流电转换为平滑的直流电。
其基本原理是利用开关器件控制交流电通过滤波电路输出直流电。
下面逐步介绍整流过程的关键步骤：1. 步骤一：电压输入三相PWM整流电路的输入是来自三相交流电源的电压。
通常情况下，输入电压经过输入变压器降压后进入整流电路。
2. 步骤二：整流桥整流桥是三相PWM整流电路的核心部件。
它由六个可控的二极管组成，用于将交流电转换为单向的脉冲电流。
整流桥的工作方式是通过控制二极管的导通和截止，实现交流电的整流。
3. 步骤三：滤波电路滤波电路用于平滑整流后的脉冲电流，将其转换为稳定的直流电压。
在三相PWM整流电路中，常用的滤波电路是电容滤波电路。
该电路通过充放电的方式，减小输出中的脉动成分，使直流电更加稳定。
4. 步骤四：输出电压经过滤波电路后，输出的电压为稳定的直流电压。
该电压可用于供电给各种直流负载，如电动机、电动汽车充电器等。
三、控制方法为了实现对三相PWM整流电路的控制，通常采用了相位控制和宽度控制两种方法。
下面将介绍这两种控制方法的原理及特点：1. 相位控制相位控制是通过改变整流桥中二极管的导通时刻，来控制输出电压的大小。
具体来说，通过改变控制信号的入口时刻，实现调节导通角度，从而改变整流桥的导通时间。
相位控制的特点是控制精度高，输出电压稳定性好。
然而，其缺点是难以实现对负载的快速响应。
2. 宽度控制宽度控制是通过改变整流桥中二极管的导通时间，来控制输出电压的大小。
具体来说，通过改变控制信号的脉冲宽度，来改变整流桥二极管的导通时间。
与相位控制相比，宽度控制具有快速响应的优势。
然而，它的缺点是控制精度相对较低，输出电压稳定性稍差。
四、应用领域三相PWM整流电路广泛应用于各个领域，如工业自动化、电动汽车等。
单相全桥PWM整流电路的工作原理整流电路的工作原理是将交流电转换为直流电。
在单相全桥PWM整流电路中，交流电源通过一个变压器降低电压并供电给四个开关管。
开关管在交流电的正、负半周上轮流导通和截止，来控制输出电压和电流的形状和幅度。
整流过程中的四个开关管可以分为上下两个桥臂，每个桥臂有两个开关管。
在整流过程中，交流源的正弦电压周期性地改变极性，正半周和负半周分别对应桥臂的不同导通方式。
正半周时，上桥臂导通，下桥臂截止；负半周时，上桥臂截止，下桥臂导通。
通过这种方式，可实现对输入电压的全波整流。
开关管导通过程中，电流从输入电源流向开关管和输出负载，而开关管截止时，电流则通过反向二极管回路流向输出负载和滤波电容。
开关管的导通和截止是通过PWM（脉冲宽度调制）信号控制的，PWM信号由控制电路产生。
PWM信号的主要功能是控制开关管的开通和断开时间，以控制整流电路输出电压的大小。
PWM信号有两个控制参数：占空比和频率。
占空比是指开关管导通时间占整个周期的比例，而频率则决定了PWM信号的周期。
通过调整这两个参数，可以实现整流电路输出电压的调节和稳定。
在整流过程中，由于交流电源和负载之间存在电感和电容等元件，电流和电压的变化会引起电压波形的畸变。
为了得到平滑的直流输出电压，需要在整流电路的输出端连接一个滤波电容。
滤波电容通过将电流平滑化，使得输出电压呈现近似直流的特性。
此外，PWM整流电路还需要考虑电流的保护和控制。
通常会加入过流保护电路来保护开关管和负载电路不受过电流的损坏。
同时，还可以通过控制PWM信号来控制输出电流的大小，实现对负载的精确控制。
总而言之，单相全桥PWM整流电路通过控制开关管的导通和截止，利用PWM技术对交流电进行整流，实现将交流电源转换为稳定的直流电。
该电路结构简单，功效高效，被广泛应用于各种电源和电动机控制系统中。
什么是PWM整流电路？它和相控整流电路的工作原理和性能有何不同？PWM整流电路（Pulse Width Modulation Rectifier）是一种通过脉宽调制（PWM）技术实现的整流电路。
它通过对输入交流电压进行控制，将其转换成脉冲状的直流电压，以供后续的电力转换和利用。
PWM整流电路的工作原理如下：1.输入交流电压会经过整流桥（通常为可逆桥式整流器），将交流信号转换为带有纹波的直流信号。
2.通过PWM控制技术，根据所需输出电压的要求，调节整流桥的开关器件（如晶闸管、IGBT等）的导通和关断，从而控制输出电压的大小和形状。
3.脉冲宽度调制信号会根据输入交流电压的变化进行相应调整，以实现需要的输出特性。
相控整流电路（Phase Controlled Rectifier）是一种使用可控硅（thyristor）器件控制整流装置的电路。
它通过控制可控硅的导通角度来调节输出电压。
相控整流电路的工作原理如下：1.可控硅作为开关器件，通过控制控制信号的施加时间和角度来控制导通。
2.控制信号（触发脉冲）的施加时间和角度，用于控制可控硅的导通和关断时刻。
3.控制信号的施加时间和角度与输入交流电压的相位关系密切相关，通过改变可控硅的导通时刻来实现调节输出电压的目的。
相控整流电路和PWM整流电路的主要差异在于控制方式和切换频率：1.控制方式：相控整流电路通过控制可控硅的导通角度来调节输出电压，而PWM整流电路则通过调节脉冲宽度调制信号来实现电压控制。
2.切换频率：相控整流电路的切换频率取决于输入交流电压的频率，而PWM整流电路的切换频率可自行选择。
性能方面，PWM整流电路相对于相控整流电路具有以下优势：1.控制精度高：PWM整流电路可以精确控制脉冲宽度调制信号，以实现输出电压的精确调节。
2.谐波内容低：PWM整流电路可以通过控制开关器件的开关频率和脉冲宽度，减少谐波成分，提高电路的功率质量。
3.可以使用高频开关：PWM整流电路可以使用高频开关器件，从而实现更高的开关频率和功率密度，适用于高性能和高效率的应用。
一：PWM整流电路1.单相PWM整流电路单相桥式PWM整流电路如图1所示。
按照自然采样法对功率开关器件VT1～VT4进行SPWM控制，就可在全桥的交流输入端AB间产生出SPWM波电压。
中含有和正弦调制波同频、幅值成比例的基波，以及载波频率的高次谐波，但不含低次谐波。
由于交流侧输入电感Ls的作用，高次谐波造成的电流脉动被滤除，控制正弦调制波频率使之与电源同频，则输入电流也可为与电源同频正弦波。
单相桥式PWM整流电路按升压斩波原理工作。
当交流电源电压时，由VT2、VD4、VD1、Ls和VT3、VD1、VD4、Ls分别组成两个升压斩波电路。
以VT2、VD4、VD1、Ls构成的电路为例，当VT2导通时，通过VT2、VD4向Ls储能；当VT2关断时，Ls中的储能通过VD1、VD4向直流侧电容C充电，致使直流电压高于的峰值。
当时，则由VT1、VD3、VD2、Ls和VT4、VD2、VD3、Ls分别组成两个升压斩波电路，工作原理与时类似。
由于电压型PWM整流电路是升压型整流电路，其输出直流电压应从交流电压峰值向上调节，向低调节会恶化输入特性，甚至不能工作。
图1 单相PWM整流电路输入电流相对电源电压的相位是通过对整流电路交流输入电压的控制来实现调节。
图5-47给出交流输入回路基波等效电路及各种运行状态下的相量图。
图中分别为交流电源电压、电感上电压、电阻上电压及输入电流的基波相量，为的相量。
图2 PWM整流电路输入等效电路及运行状态相量图图（b）为PWM整流状态，此时控制滞后的一个角，以确保与同相位，功率因数为1，能量从交流侧送至直流侧。
图（c）为PWM逆变状态，此时控制超前的一个角，以确保与正好反相位，功率因数也为1，但能量从直流侧返回至交流侧。
从图（b）、（c）可以看出，PWM整流电路只要控制的相位，就可方便地实现能量的双向流动，这对需要有再生制动功能、欲实现四象限运行的交流调速系统是一种必须的变流电路方案。
PWM整流电路概述1引言在电力系统中，电压和电流应是完好的正弦波。
但是在实际的电力系统中，由于非线性负载的影响，实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题，因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。
随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染。
电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变。
目前，随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高，各种新型电力电子变流装置不断涌现，特别是用于交流电机调速传动的变频器性能的逐步完善，为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景。
相关资料表明，电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10%的速度递增，同时，由这类装置所产生的高次谐波约占总谐波源的70%以上。
在我国，当前主要的谐波源主要是一些整流设备，如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。
传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式，采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染，而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。
采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变等缺点。
这些整流器从电网汲取电流的非线性特征，给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。
为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位。
这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。
高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。
对电流型整流器，可直接对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。
对电压型整流器，需要将整流器通过电抗器与电源相连。
PWM整流电路概述1引言在电力系统中，电压和电流应是完好的正弦波。
但是在实际的电力系统中，由于非线性负载的影响，实际的电网电压和电流波形总是存在不同程度的畸变，给电力输配电系统及附近的其它电气设备带来许多问题，因而就有必要采取措施限制其对电网和其它设备的影响。
随着电力电子技术的迅速发展，各种电力电子装置在电力系统、工业、交通、家庭等众多领域中的应用日益广泛，大量的非线性负载被引入电网，导致了日趋严重的谐波污染。
电网谐波污染的根本原因在于电力电子装置的开关工作方式，引起网侧电流、电压波形的严重畸变。
目前，随着功率半导体器件研制与生产水平的不断提高，各种新型电力电子变流装置不断涌现，特别是用于交流电机调速传动的变频器性能的逐步完善，为工业领域节能和改善生产工艺提供了十分广阔的应用前景。
相关资料表明，电力电子装置生产量在未来的十年中将以每年不低于10%的速度递增，同时，由这类装置所产生的高次谐波约占总谐波源的70%以上。
在我国，当前主要的谐波源主要是一些整流设备，如化工、冶金行业的整流设备和各种调速、调压设备以及电力机车。
传统的整流方式通常采用二极管整流或相控整流方式，采用二极管整流方式的整流器存在从电网吸取畸变电流，造成电网的谐波污染，而且直流侧能量无法回馈电网等缺点。
采用相控方式的整流器也存在深度相控下交流侧功率因数很低，因换流引起电网电压波形畸变等缺点。
这些整流器从电网汲取电流的非线性特征，给周围用电设备和公用电网都会带来不利影响。
为了抑制电力电子装置产生的谐波，其中的一种方法就是对整流器本身进行改进，使其尽量不产生谐波，且电流和电压同相位。
这种整流器称为高功率因数变流器或高功率因数整流器。
高功率因数变流器主要采用PWM整流技术，一般需要使用自关断器件。
对电流型整流器，可直接对各个电力半导体器件的通断进行PWM调制，使输入电流成为接近正弦且与电源电压同相的PWM波形，从而得到接近1的功率因数。
对电压型整流器，需要将整流器通过电抗器与电源相连。
只要对整流器各开关器件施以适当的PWM控制，就可以对整流器网侧交流电流的大小和相位进行控制，不仅可实现交流电流接近正弦波，而且可使交流电流的相位与电源电压同相，即系统的功率因数总是接近于1。
本文主要对与PWM整流器相关的功率开关器件、主电路拓扑结构和控制方式等进行详细说明，在此基础上对PWM整流技术的发展方向加以探讨。
2功率开关器件PWM整流器的基础是电力电子器件，其与普通整流器和相控整流器的不同之处是其中用到了全控型器件，器件性能的好坏决定了PWM整流器的性能。
优质的电力电子器件必须具有如下特点：(1)能够控制通断，确保在必要时可靠导通或截止；（2）能够承受一定的电压和电流，阻断状态时能承受一定电压，导通时匀许通过一定的电流；（3）具有较高的开关频率，在开关状态转换时具有足够短的导通时间和关断时间，并能承受高的di/dt 和dv/dt。
目前在PWM整流器中得到广泛应用的电力电子器件主要有如下几种：2.1门极可关断晶闸管(GTO)GTO是最早的大功率自关断器件，是目前承受电压最高和流过电流最大的全控型器件。
它能由门极控制导通和关断，具有通过电流大、管压降低、导通损耗小，dv/dt耐量高等优点，目前已达6KV/6KA的应用水平，在大功率的场合应用较多。
但是GTO的缺点也很明显，驱动电路复杂并且驱动功率大，导致关断时间长，限制了器件的开关频率；关断过程中的集肤效应容易导致局部过热，严重情况下使器件失效；为了限制dv/dt，需要复杂的缓冲电路，这些都限制了GTO在各个领域的应用，现在GTO主要应用在中、大功率场合。
2.2电力晶体管（GTR）电力场效应管又称为巨型晶体管，是一种耐高压、大电流的双极结型晶体管，该器件与GTO一样都是电流控制型器件，因而所需驱动功率较大，但其开关频率要高于GTO，因而自20世纪80年代以来，主要应用于中小功率的变频器或UPS电源等场合。
目前其地位大多被绝缘栅双极晶体管(IGBT)和电力场效应管（Power MOSFET）所取代。
2.3电力场效应管（Power MOSFET）电力场效应管是用栅极电压来控制漏极电流的，属于电压控制型器件，因此它的第一个显著特点是驱动电路简单，需要的驱动功率小。
其第二个显著特点是开关速度快，工作频率高。
另外Power MOSFET的热稳定性优于GTR。
但是Power MOSFET电流容量小，耐压低，一般只适用于功率不超过10kW的场合。
2.4绝缘栅双极晶体管(IGBT)IGBT是后起之秀，将MOSFET和GTR的优点于一身，既具有MOSFET的输入阻抗高、开关速度快的优点，又具有GTR耐压高、流过电流大的优点，是目前中等功率电力电子装置中的主流器件。
目前的应用水平已经达到3.3KV/1.2KA。
栅极为电压驱动，所需驱动功率小，开关损耗小、工作频率高，不需缓冲电路，适用于较高频率的场合。
其主要缺点是高压IGBT内阻大，通态压降大，导致导通损耗大；在应用于高（中）压领域时，通常需要多个串联。
2.5集成门极换流晶闸管(IGCT)和对称门极换流晶闸管(SGCT)IGCT是在GTO的基础上发展起来的新型复合器件，兼有MOSFET和GTO两者的优点，又克服了两者的不足之处，是一种较为理想的兆瓦级、高（中）压开关器件。
与MOSFET 相比，IGCT通态压降更小，承受电压更高，通过电流更大；与GTO相比，通态压降和开关损耗进一步降低，同时使触发电流和通态时所需的门极电流大大减小角，有效地提高了系统的开关速度。
IGCT采用的低电感封装技术使得其在感性负载下的开通特性得到显著改善。
与GTO相比，IGCT的体积更小，便于和反向续流二极管集成在一起，这样就大大简化了电压型PWM整流器的结构，提高了装置的可靠性。
其改进形式之一称为对称门极换流晶闸管(SGCT)，两者的特性相似，不同之处是SGCT可双向控制电压，主要应用于电流型PWM中。
目前，两者的应用水平已经达到6KV/6KA。
3PWM整流器的主电路拓扑结构PWM整流器根据主电路中开关器件的多少可以分为单开关型和多开关型；根据输入电源相数可以分为单相PWM整流电路和三相整流电路；根据输出要求可以分为电压源和电流源型。
下面介绍几种常见的三相PWM整流电路的拓扑结构并简要分析它们的工作特性。
3.1三相单开关PWM整流电路三相单开关PWM整流器的主电路拓朴结构主要有如下几种：1.单开关Boost型（升压型）：电路如图1所示，其中输出电压恒定，工作于电流断续模式（DCM），这种电路结构简单，在PWM整流电路中应用广泛。
图1三相单开关Boost型2.单开关Buck型（降压型）：电路如图2所示，与升压型成对偶关系，其输出电流恒定，输出电压较低，仍然工作于断续电流模式（DCM）。
图2三相单开关Buck型3.2三相多开关PWM整流电路三相多开关PWM整流器的主电路拓朴结构主要有如下几种：1.六开关Boost型：也可称为两电平电压型整流器或三相桥式可逆PWM整流器。
电路如图3所示，每个桥臂上的可关断开关管都带有反并联二极管，可以实现能量的双向流动，每只开关管的导通作用，一般都是使交流侧滤波电感L蓄积磁能，而在开关管关断时，迫使电感产生较高的电压Ldi/dt，通过另一桥臂的续流二极管向直流侧释放磁能。
因此，从广义上讲，这种桥式PWM可逆整流器拓扑，仍属于升压式结构。
六开关Boost型PWM 整流器的特点是结构简单且宜于实现有源逆变，因而是目前应用和研究最为活跃的一种类型，也是多开关PWM整流电路中应用最为广泛的一种。
图3三相多开关Boost型2.六开关Buck型：也可称为两电平电流型整流器，电路如图4所示，直流侧电抗器一般要求很大。
由于电流型变换器的特点，交流侧输入LC滤波器通常是必不可少的，以改善电流波形和功率因数。
这种电路拓朴较适合于空间矢量调制，且有降压作用。
其缺点是由于直流侧大电感内阻较大，消耗功率较大导致其效率略低于六开关Boost型。
图4三相多开关Buck型3.三电平PWM整流电路在大功率PWM变流装置中，常采用拓朴结构如图5所示的三点式电路，这种电路也称为中点钳位型(Neutral Point Clamped)电路。
与两点式PWM相比，三点式PWM调制波的主要优点，一是对于同样的基波与谐波要求而言，开关频率低得多，从而可以大幅度降低开关损耗；二是每个主开关器件关断时所承受的电压仅为直流侧电压的一半，因此这种电路特别适合于高电压大容量的应用场合。
不过三点式PWM可逆整流器的缺点也是显而易见的，一方面其主电路拓扑使用功率开关器件较多，另一方面，控制也比两点式复杂，尤其是需要解决中点电位平衡问题。
图5三电平PWM整流电路从上面的分析可以知道，单开关主电路拓朴结构的共同优点在于，控制结构简单，易于实现，且电源工作工作可靠性高；缺点在于其应用场合受到开关器件的影响，开关器件的耐压水平高低和开关频率的高低限制了这种电路的应用，其主要应用于中小功率的变频器或UPS电源。
与单开关结构的PWM整流器相比，多开关PWM整流电路的共同优点在于功率因数高，谐波失真小，可实现能量的双向流动，调节速度快，应用范围宽，主要应用于中大功率场合。
缺点也很突出，电路结构复杂，控制难度大，而且需要检测和控制的点较多，提高了控制成本；器件的增多也降低了系统的可靠性。
但由于其性能指标要高于单开关结构的PWM整流器，且可实现能量的双向流动，是很有发展前途的拓朴结构。
4控制方式控制技术是PWM高频整流器发展的关键。
要使PWM整流器工作时达到单位功率因数，必须对电流进行控制，保证其为正弦且与电压同相或反相。
根据有没有引入电流反馈可以将这些控制方法分为两种：引入交流电流反馈的称为直接电流控制（DCC）；没有引入交流电流反馈的称为间接电流控制，间接电流控制也称为相位幅值控制（PAC）。
4.1间接电流控制间接电流控制就是通过控制PWM整流器的交流输入端电压，实现对输入电流的控制。
这种控制方法没有引入交流电流控制信号，而是通过控制输入端电压间接控制输入电流，故称间接电流控制。
又因其直接控制量为电压，所以又称为相位幅值控制。
其原理图如图6所示。
图6间接电流控制框图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ip和无功分量iq，分别经R和ωL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、L，电路参数与给定参数一致性较差，也会影响控制的精度。
