第4章 PWM整流器控制技术

PWM整流器是什么？及PWM整流器控制原理电子元器件是推动国民经济发展的重要因素之一，然而在这个电子科技技术日新月异的时代，消费者对电子类的产品需求更是呈现出的多元化发展趋势，同时产品对电子元器件的性能有了更高的要求。

而作为被广泛应用的PWM整流器也不例外。

那么什么是PWM整流器？及PWM整流器控制原理是什么？华强北IC代购网为你一一解答。

PWM整流器是什么随着功率半导体开关器件技术的进步，电力电子变流装置得到飞速的发展，从而衍生出了以脉宽调制（PWM）为基础的各类变流装置，例如变频器、逆变电源、高频开关电源等。

经过几十年的研究与发展，PWM整流器技术已日趋成熟。

根据其能量是否可双向流动从而派生出可逆PWM整流器和不可逆PWM整流器；而其拓扑结构从最初的单向、三相电路发展到多相组合以及多电平拓扑电路；在控制开关方面，软开关调制逐渐开始代替单纯的硬开关调制；其功率等级从千瓦级发展到兆瓦级。

PWM整流器基本控制原理PWM整流器的控制目标有两个：一是使直流侧输出电压稳定；二是使交流侧输入功率因数为1或可控。

为了方便大家查阅，华强北IC代购网对PWM整流器基本控制原理归纳出以下几点：1、直接电流控制依据PWM整流器的动态方程，直接电流可对瞬时电流的波形进行高精度的控制，具有很好的动态性能，并且能够有效的防止过载和实现过流保护。

另一方面，直接电流控制对PWM整流器的控制都是采用双向闭环控制，通过直流母线电压的调节得到交流电流的电值，从而达到减小误差和产生调制的作用。

优点：良好的动态性能、高精度、低误差。

2、间接电流控制间接电流控制也成为幅相控制，通过控制整流桥交流侧击波电压的幅度值达到控制输入PWM整流器电流的目的。

与直接电流控制不一样，间接电流控制是通过开环实现对输入电流进行控制。

优点：成本低、结构简单；缺点：较大电流超调、电流震荡剧烈。

3、预测电流控制预测电流控制其本质就是采用模型误差反馈校正，根据PWM整流器实际电流的误差和电路参数等信息，计算出合适的电压矢量。

单相PWM整流器的直接电流主要控制策略分析伴随着我国科学技术以及相关电力技术的不断发展，现阶段我国的电力系统非常发达，同时电力系统中使用的设备也变得种类繁多，功能齐全。

在这种状态下，一旦使用大量的电力设备就会导致我国的电力系统中出现电流超负荷以及电压超负荷。

我国现阶段解决这種问题的办法之一就是使用单相PWM整流器来进行电流控制。

文章主要针对单相PWM整流器的直接电流控制策略进行详细的阐述以及分析，希望通过文章的分析以及阐述能够有效地提升我国电流控制的效果，同时也为我国电力系统的进一步发展以及创新贡献力量。

标签：单相PWM整流器；直接电流的控制；分析；控制策略我国近些年的电子设备尤其是带有一定功率的电子设备正在越来越多的被应用，这样的状况就直接导致了我国的国家电网系统承载了越来越多的非线性电力负载，给我国国家电网中的电流以及电压带来了很多问题，其中谐波污染是一个较为突出的问题。

为了解决这一问题，我国的电力系统引进了PWM整流器，通过整流器的有效处理，大大地提升了电力系统中的系统功率因数，这样就会在很大程度上减少电网系统中的谐波污染。

通过一段时间的应用，整流器的功能和使用效果逐渐被人们认可以及关注。

在整流器工作过程中根据系统中的电感电流的运行状态可以分析两种工作模式。

第一种是电流断续的整流器工作模式；第二种是电流连续的整流器工作模式。

上述两种整流器工作模式中，电流连续的工作模式受到了更多的应用和重视，主要的原因是电流连续整流器的工作模式具有四个优点，第一个是连续电流的整流器能够有效地进行小波纹的电流输出；第二个是连续电流的整流器更加容易进行滤波操作；第三个是连续电流模式的整流器元器件的工作损耗小；第四个是连续电流模式的整流器能够进行大功率的电流控制。

在连续电流模式的整流器工作过程中，工作电流反馈量主要是有瞬间电流感应数值作为参考，这样就能够保障整流器在工作过程中进行直接电流的有效控制以及间接电流的有效控制。

三相电压型PWM整流器控制策略及应用研究一、概述随着电力电子技术的快速发展，三相电压型PWM（脉冲宽度调制）整流器作为一种高效、可靠的电能转换装置，在电力系统中得到了广泛应用。

其不仅能够实现AC（交流）到DC（直流）的高效转换，还具有功率因数高、谐波污染小等优点，对于改善电网质量、提高能源利用效率具有重要意义。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究，对于推动电力电子技术的发展和电力系统的优化升级具有重要意义。

三相电压型PWM整流器的控制策略是实现其高效稳定运行的关键。

目前，常用的控制策略包括基于电压矢量控制的直接电流控制、基于空间矢量脉宽调制的间接电流控制等。

这些控制策略各有优缺点，适用于不同的应用场景。

需要根据实际应用需求，选择合适的控制策略，并进行相应的优化和改进。

在实际应用中，三相电压型PWM整流器被广泛应用于风力发电、太阳能发电、电动汽车充电站等领域。

在这些领域中，整流器的稳定性和效率对于保证整个系统的正常运行和提高能源利用效率具有至关重要的作用。

对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行研究，不仅有助于推动电力电子技术的发展，还有助于提高能源利用效率、促进可再生能源的发展和应用。

本文将对三相电压型PWM整流器的控制策略及应用进行深入研究。

介绍三相电压型PWM整流器的基本原理和常用控制策略分析不同控制策略的优缺点及适用场景结合实际应用案例，探讨三相电压型PWM整流器的优化改进方法和发展趋势。

通过本文的研究，旨在为三相电压型PWM整流器的设计、优化和应用提供理论支持和实践指导。

1. 研究背景与意义随着全球能源危机和环境污染问题日益严重，可再生能源的利用与开发已成为世界各国关注的焦点。

作为清洁、可再生的能源形式，电能在现代社会中发挥着至关重要的作用。

传统的电能转换和利用方式存在能量转换效率低、谐波污染严重等问题，严重影响了电力系统的稳定性和电能质量。

研究高效、环保的电能转换技术具有重要意义。

第2章 整流电路2. 2图2-8为具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路,问该变压器还有直流磁化问题吗?试说明:晶闸管承受的最大反向电压为22U 2;当负载是电阻或电感时，其输出电压和电流的波形与单相全控桥时一样。

答：具有变压器中心抽头的单相全波可控整流电路，该变压器没有直流磁化问题。

因为单相全波可控整流电路变压器二次侧绕组中，在正负半周上下绕组中的电流方向相反，波形对称，其一个周期内的平均电流为零，故不存在直流磁化的问题。

以下分析晶闸管承受最大反向电压及输出电压和电流波形的情况。

①以晶闸管VT2为例。

当VT1导通时，晶闸管VT2通过VT1与2个变压器二次绕组并联，所以VT2承受的最大电压为22U 2。

②当单相全波整流电路与单相全控桥式整流电路的触发角α一样时，对于电阻负载：(O~α)期间无晶闸管导通，输出电压为0；(α~π)期间,单相全波电路中VT1导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U 2相等；( π~απ+)期间均无晶闸管导通，输出电压为0；(απ+~2π)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出电压等于－U 2。

对于电感负载： ( α~απ+)期间，单相全波电路中VTl 导通，单相全控桥电路中VTl 、VT4导通，输出电压均与电源电压U2相等； (απ+~2απ+)期间，单相全波电路中VT2导通，单相全控桥电路中VT2、VT3导通，输出波形等于-U2。

可见，两者的输出电压一样，加到同样的负载上时，那么输出电流也一样。

2.3.单相桥式全控整流电路，U 2=100V ，负载中R=20Ω，L 值极大，当α=︒30时，要求：①作出U d 、I d 、和I 2的波形；②求整流输出平均电压U d 、电流I d ，变压器二次电流有效值I 2；③考虑平安裕量，确定晶闸管的额定电压和额定电流。

解：①Ud 、Id、和I2的波形如以下图：②输出平均电压Ud 、电流Id、变压器二次电流有效值I2分别为：Ud =0.9U2cosα=0.9×100×cos︒30＝77.97〔V〕Id＝Ud/R=77.97/2=38.99(A)I2=Id=38.99(A)③晶闸管承受的最大反向电压为：2U2=1002=141.4(V) -考虑平安裕量，晶闸管的额定电压为：UN=(2~3)×141.4=283~424(V)详细数值可按晶闸管产品系列参数选取。

三相电压型PWM整流器控制技术综述一、本文概述随着电力电子技术的不断发展，三相电压型PWM整流器作为一种高效、节能的电能转换装置，在电力系统中得到了广泛应用。

该类整流器采用脉宽调制（PWM）技术，通过控制开关管的通断，实现对输入电流波形的精确控制，从而满足电网对谐波抑制、功率因数校正等要求。

本文旨在对三相电压型PWM整流器控制技术进行综述，分析其基本原理、研究现状和发展趋势，为相关领域的研究和实践提供参考。

本文首先介绍了三相电压型PWM整流器的基本结构和工作原理，包括其主电路拓扑、PWM控制技术以及电流控制策略等。

在此基础上，综述了当前国内外在三相电压型PWM整流器控制技术研究方面的主要成果和进展，包括调制策略优化、电流控制算法改进、系统稳定性分析等方面。

本文还对三相电压型PWM整流器在实际应用中所面临的问题和挑战进行了分析和讨论，如电网电压波动、负载变化等因素对整流器性能的影响。

本文展望了三相电压型PWM整流器控制技术的发展趋势，提出了未来研究的方向和重点，包括高效率、高可靠性、智能化控制等方面。

通过对三相电压型PWM整流器控制技术的综述和分析，本文旨在为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。

二、三相电压型整流器的基本原理三相电压型PWM整流器是一种高效、可控的电力电子设备，它采用脉宽调制（PWM）技术，实现对交流电源的高效整流，将交流电转换为直流电。

整流器主要由三相桥式电路、PWM控制器、滤波电路等部分组成。

三相桥式电路是整流器的核心部分，由六个开关管（通常是IGBT 或MOSFET）组成，每两个开关管连接在一起形成一个桥臂，共三个桥臂。

通过控制开关管的通断，可以实现将三相交流电源整流为直流电源。

PWM控制器是整流器的控制核心，它根据输入电压、电流等信号，生成相应的PWM控制信号，控制开关管的通断时间和顺序，从而实现对输出电压、电流等参数的精确控制。

PWM控制器通常采用数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）等实现，具有高精度、快速响应等特点。

新型电源技术课题报告课题：PWM电源控制技术专业：应用电子技术___班级：_**__________组长： ***___学号：****_ _组员1：***_ 学号：**** _组员2：***____学号：****_组员3：***__ 学号：***_指导教师：___****______评分：________________一、设计的目的随着电子技术的高速发展、电子系统的应用领域越来越广泛，电子设备的种类也越来越多，电子设备与人们的工作、生活的关系日益紧密，任何电子设备都离不开可靠的电源，他们对电源的要求也越来越高。

特别是随着小型电子设备的应用越来越广泛，也要求能够提供稳定的电源，以满足小型电子设备的用电需要。

本文基于这个思想，设计和制作了符合指标要求的开关稳压电源.开关电源具有高频率、高功率密度、高效率等优点，被称作高效节能电源。

由于开关稳压电源具有这些优点，基于这个思想上设计一个基于PWM控制技术的开关稳压电源，以满足小型电子设备的供电需要。

1 PWM控制的基本原理理论基础：冲量相等而形状不同的窄脉冲加在具有惯性的环节上时，其效果基本相同。

冲量指窄脉冲的面积。

效果基本相同，是指环节的输出响应波形基本相同。

低频段非常接近，仅在高频段略有差异。

图6-1 形状不同而冲量相同的各种窄脉冲面积等效原理：分别将如图6-1所示的电压窄脉冲加在一阶惯性环节（R-L电路）上，如图6-2a所示。

其输出电流i(t)对不同窄脉冲时的响应波形如图6-2b所示。

从波形可以看出，在i(t)的上升段，i(t)的形状也略有不同，但其下降段则几乎完全相同。

脉冲越窄，各i(t)响应波形的差异也越小。

如果周期性地施加上述脉冲，则响应i(t)也是周期性的。

用傅里叶级数分解后将可看出，各i(t)在低频段的特性将非常接近，仅在高频段有所不同。

图6-2 冲量相同的各种窄脉冲的响应波形用一系列等幅不等宽的脉冲来代替一个正弦半波，正弦半波N等分，看成N个相连的脉冲序列，宽度相等，但幅值不等；用矩形脉冲代替，等幅，不等宽，中点重合，面积（冲量）相等，宽度按正弦规律变化。

PWM整流电路的原理分析摘要:无论是不控整流电路，还是相控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点.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，本文以《电力电子技术》教材为基础，详细分析了单相电压型桥式PWM整流电路的工作原理和四种工作模式。

通过对PWM整流电路进行控制，选择适当的工作模式和工作时间间隔，交流侧的电流可以按规定目标变化，使得能量在交流侧和直流侧实现双向流动，且交流侧电流非常接近正弦波，和交流侧电压同相位，可使变流装置获得较高的功率因数。

1 概述传统的整流电路中，晶闸管相控整流电路的输人电流滞后于电压，其滞后角随着触发角的增大而增大，位移因数也随之降低。

同时输人中谐波分量也相当大，因此功率因数很低。

而二极管不控整流电路虽然位移因数接近于1，但输人电流中谐波分量很大，功率因数也较低。

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，使其输人电流非常接近正弦波，且和输人电压同相位，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。

参考文献［1］在第6章“PWM控制技术”中增添了“PWM整流电路及其控制方法”这一部分内容。

但在PWM整流电路的工作原理中介绍篇幅较少，只是针对PWM整流电路的运行方式相量图进行分析，没有分析其工作过程。

对PWM 整流电路不熟悉的教师在了解这部分内容时普遍感觉吃力。

1 单相电压型桥式PWM整流电路电压型单相桥式PWM整流电路最早用于交流机车传动系统，为间接式变频电源提供直流中间环节，其电路如图I所示。

每个桥臂由一个全控器件和反并联的整流二极管组成。

L为交流侧附加的电抗器，在PWM整流电路中是一个重要的元件，起平衡电压、支撑无功功率和储存能量的作用。

为简化分析，可以忽略L的电阻。

图 1 电压型单相桥式PWM整流电路除必须具有输人电感外，PWM整流器的电路结构和PWM逆变电路是相同的。