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数字锁相环与滤波技术在PWM整流器中的应用

第33卷第7期重庆大学学报Vol.33No.7 2010年7月Journal of Chongqing University J ul.2010

文章编号:10002582X(2010)072035207

付志红,董玉玺,朱学贵,王万宝,张　鹏

(重庆大学输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室,重庆400044)

摘　要:三相电压型SV PWM整流器可采用基于MA TL AB和FP GA的V HS2ADC高速数字信号处理平台建模,但建模时,三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的Park变换和两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换初相位不定,使变换不能顺利实现,另外,电网电压、电流采集时存在噪声,影响了系统稳定性。在常规的三相电压型SV PWM整流器模型基础上,增加数字锁相环以跟踪电网电压的相位和频率,增加FIR数字滤波器对信号进行处理,减少干扰。在V HS2ADC平台上设计了电压外环PI环节、电流内环PI环节和坐标变换模型。通过小功率实验,三相电压型SV PWM控制系统运行稳定,验证了数字锁相环和FIR数字滤波器应用于三相电压型SV PWM整流器的可行性。

关键词:整流器;V HS2ADC平台;FIR滤波器;数字锁相环

中图分类号:TM461文献标志码:A

of digital phase2locked loop and f iltering

technique in PWM rectif ier

FU Zhi2hong,DONG Y u2xi,ZH U Xue2gui,WANG Wan2bao,ZH ANG Peng (State Key Laboratory of Power Transmission Equip ment&System Security and New Technology,

Cho ngqing U niversity,Chongqing400044,P.R.China)

Abstract:V HS2ADC high speed digital signal p rocessing platform based on MA TLAB and FP GA could be used to build t hree2p hase voltage source rectifier wit h space voltage vector PWM(SV PWM).The initial p hase of coordinate t ransformation f rom t hree p hase static coordinate to two p hase static coordinate which is called Park t ransformatio n and f rom two p hase rotating reference f rame to two p hase static coordinate is uncertain.There existed noise in acquiring grid voltage and current.Digital p hase2locked loop is added to follow t he f requency and p hase of grid voltage,FIR filter is added to p rocess signal and reduce t he interference.External voltage cont rol loop,internal current cont rol loop and t he model of coordinate t ransformation are designed on t he V HS2ADC platform.The small power experiment is conducted to verify t he stability and feasibility of t he cont rol system.The experimental result s show t hat t he digital p hase2 locked loop and FIR digital filter can be applied to t hree2p hase voltage source rectifier.

K ey w ords:rectifiers;V HS2ADC platform;FIR filters;digital p hase2locked loop

收稿日期:2010202218

基金项目:国家自然科学基金资助项目(40874094);输配电装备及系统安全与新技术国家重点实验室自主研究项目(2007DA10512709209);“211工程”三期建设资助项目(S209111)

作者简介:付志红(19662),男,重庆大学教授,博士生导师,主要从事电力电子、电磁探测技术的研究,(T el)023*********;

(E2mail)f uzhihong@https://www.wendangku.net/doc/fb13327198.html,。

电磁法探测大功率发射机进行野外勘测时,需将发电机输出整流为直流,常规的全桥整流功率因数极低,一般只达到0.5至0.6,研究高功率因数三相整流器对电磁探测设备轻便化具有重要意义。PWM整流器网侧电流为正弦波,有较快的动态响应,可实现电能双向传输,可用于取代常规的全控整流环节。PWM调制技术包括空间矢量脉宽调制(SV PWM)、滞环电流调制和正弦脉宽调制等,其中SV PWM动态响应快,直流电压利用率高,可实现单位功率因数[122]。

Simulink建模的方法使设计快捷,但其离线模型应用于实际时,需用V HDL再次编程,需硬件工程师熟悉V HDL,调试复杂,开发周期长。V HS2 ADC是加拿大L yrtech公司基于Simulink和FP GA的高速数字信号处理平台,System Generator 是基于FP GA硬件平台的编译软件,可将Simulink 模型转化为V HDL代码。采用Gateway模块将V HS2ADC与Simulink模型相连,可进行实时仿真,具有高性能、高速度的特点,节省开发成本,缩短了开发周期,比传统FP GA设计开发更有优势[3]。笔者前期在Simulink与V HS2ADC平台上进行了三相电压型SV PWM整流器的混合建模。由于电网电压、电流初始相位难以确定,使得三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系和两相同步旋转坐标系到两相静止坐标系的变换不能顺利实现,最终影响了系统运行的稳定性。

目前,双闭环控制的三相PWM整流器需要获得网侧电压的相位,而相位的捕获大都是用DSP的CA P TU RE捕获过零比较器的输出脉冲来实现,是一种硬件锁相技术,这种方法在工程上容易实现,但是当网侧电压含有谐波时,准确地捕获基波正序过零点就非常困难。也有采用MCU/DSP,以软件实现离散域的锁相环,但输出精度受DSP工作频率制约。FP GA工作频率高,并行运算能力强,用硬件描述语言设计的锁相环已用于逆变器中。

在前期研究[4]基础上,笔者设计了数字锁相环和FIR数字滤波器。数字锁相环使三相电压型整流器可以跟踪电网电压的相位和频率,使得三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系和两相同步旋转坐标系到两相静止坐标系的变换可以顺利实现,FIR 数字滤波器减少了干扰,使三相电压型SV PWM控制系统运行更加稳定。1　基于锁相与滤波的三相SVPWM整流器控制系统

如图1所示,基于前馈解耦控制的三相电压型SV PWM控制系统由电压外环PI环节、电流内环PI环节、坐标变换、数字锁相环、FIR滤波、PWM模块等组成[528]

。

图1　基于锁相与滤波的三相SVPWM整流器结构框图

三相静止坐标系到两相同步旋转坐标系的Park变换为

c3-2=

cosθcos(θ-120°)cos(θ+120°)

-sinθ-sin(θ-120°)-sin(θ+120°)

。

(1) 将Park变换用System Generator模块实现所得模型如图2所示,Gateway In模块用于实现Simulink模型和V HS2ADC模型的无缝连接,可以选择多种输入/输出数据格式和数据采样频率。Park变换的实现,要给定电网电压的初相,在V HS2 ADC中通过搭建与电网电压同相位、频率的数字锁相环模块来实现。

2　电压及电流PI调节

设计的电压外环PI环节为

u(t)=K p e(t)+

T i∫e(t)d t,(2)式中:u(t)为控制量;e(t)为系统的控制偏差;T i为积分时间;K p为比例系数。

根据PI的离散方程构建V HS2ADC模型,以电压外环PI环节为例可得其模型[9]如图3所示, Convert为数据转换模块,将输入信号转换为合理

63重庆大学学报第33卷

图

2　P ark 变换

图3　电压环PI 环节

的数据格式(数据格式由数据位数和小数位数确定),在保证仿真精度的前提下,要尽量减小数据位数,节约硬件资源。Mult 为乘法器,实现e (k )×T ×K i 运算。Register2模块将输出延迟一个周期,Register1将输入延迟一个周期。比例环节由Mult1

与K P 构成,与积分环节并行工作,通过addsub4得到PI 输出。电流内环PI 环节与电压外环PI 环节一样,仅PI 参数不同。

3　数字锁相环

实验中电网三相电压、电流进入V HS 2ADC 平台后,如果平台中的模型正常运行所需的相位不能与电网电压同步,则会使Park 变换及两相旋转坐标系到两相静止坐标系的变换进行不顺利,为此,在平台中搭建数字锁相环[10211]。

锁相环是一个闭环相位控制系统,一般都包括鉴相器(PD )、环路滤波器(L F )和数控振荡器

(DCO )这3个环路基本部件[12213]。传统的锁相环各

个部件都是由模拟电路实现的,存在温度漂移和易受电压变化影响等缺点。目前,数字锁相环一般以MCU/DSP 为核心,以软件实现离散域的运算与控

制,在很大程度上依赖于处理器的性能。随着FP GA 集成度的提高,将其应用于数字化电力电子

设备中可以大大简化控制系统结构。笔者在V HS 2ADC 平台上搭建了数字锁相环,并在整流器控制系

统中进行实时仿真,很好地实现了频率跟踪,改善了控制系统运行性能。

如图4所示,数字锁相环由一个延迟环节、两个取样器、一个鉴相器、一个数字环路滤波器和一个数字控制振荡器组成。取样器在数控振荡器的控制下,不规则地取样两个正交信号分量,并根据相位误差调整数控振荡器的相位以跟踪输入信号的相位。其工作过程为:将输入信号分两路,一路直接进入取样器2,另一路经90°相移后进入取样器1,为了检测

3第7期付志红,等:数字锁相环与滤波技术在PWM 整流器中的应用

抽样时刻信号的相位,两取样器在同一时刻分别取样输入信号的两个正交样值,然后进行正切鉴相器查表运算,确定输入信号和数控振荡器的相位差。相位差经环路滤波器后成为误差控制信号,确定下一次取样时刻,以调整数控振荡器的相位跟踪输入信号的相位。在V HS 2ADC 平台中搭建的模型如图5所示,传感器采集到的外部电压信号通过Gateway In 模块进入数字锁相环。由于采样速率

为100k Hz ,电压基频为50Hz ,因此用Delay 模块实现延迟90°相移,相当于1/4周期,即延迟500个采样周期。由Register 和Register1两个模块实现取样器,使能信号由数控振荡器的输出脉冲决定。

其中的A TAN 为CORDIC A TAN 模块[14216],用以

实现鉴相环节

。

图4　

数字锁相环原理框图

图5　数字锁相环在VH S 2ADC 平台中的模型

图5中,由CMult2、CMult3、CMult4常数乘法模块,AddSub6、AddSub7加法模块,Constant2常

数模块,Accumulator 累加模块构成数字滤波器,此滤波器相当于一个比例积分环节。由于系统时钟频率为50M Hz ,输入信号的整数位为14位,采样频率为100k Hz ,要锁定的信号频率在50Hz ,则频率偏置量约为32.768Hz ,则可抑制噪声及高频分量,并且控制着环路相位校正的速度与精度。

DDS 模块为直接数字式频率合成器,可输入要求的频率控制码,数字积分器(累加器)根据频率控制码在每个时钟周期内进行相位累加,得到一个相位值,正余弦计算器对该相位值计算数字化正余弦波幅度(芯片通过查表法得到)从而生成sin ωt 和co s ωt 。

图5中,其余模块构成数控振荡器,根据滤波器给出的控制量输出相应频率的信号,将DDS 输出的

正弦信号变成同频率的脉冲信号,从而触发2个寄存器进行采样。

如图6所示,在很短时间内鉴相器输出的相位偏差趋于或接近于0,从而可以锁定输入电压信号

。

图6　数字锁相环鉴相器输出

如图7所示,幅值较大的波形代表锁相环锁相

3重庆大学学报第33卷

后通过DDS 产生的输入电压同步信号,幅值较小的波形代表将输入电压缩小400倍。由图7可以看到系统开始运行时输入信号与输出信号不同步,如图6所示,当过了约0.3s 后,锁定现象明显,0.5s 后完全锁定,输入信号与输出信号达到完全同步

。

图7　锁定前后输入电压与锁相环输出信号

4　数字滤波

由于实验中采集到的波形毛刺很多,可通过设计滤波器来解决。FIR 数字滤波器最直接、最简单的方法是窗函数法,其基本思想是构造一个M 阶Z 多项式,使其幅频特性近似理想数字滤波器,同时保持线性相位特性。

FIR 滤波器系数可以通过Simulink 模块库中

的FDA Tool 工具进行设计,为滤除50Hz 基频以外的谐波,主要是三次、五次等谐波,可设计低通滤波器,指定截止频率和采样频率,最后在FIR 中使用

“xlfda 2numerator (‘FDA Tool ’)”命令即可将设计的

滤波器系数纳入FIR 模块中。

图8为V HS 2ADC 平台上搭建的对三相电网电压进行FIR 滤波的仿真模型。实验中,三相电网电压通过自耦变压器调压,将电压传感器采集到的电网电压信号通过平台的外部接口电路送到平台的AD6645芯片电路中,经A/D 转换得到的实时信号通过V HS Cont rol Utility 进行完整记录,生成bin 文件。由于滤波器设计的复杂性,可进行离线仿真设计,图8模型中Get Recorded Data 是Lyrtech V HS 2ADAC Blockset 中的回放模块,通过合理设计其通道数、采样率、每通道的位数、帧大小来回放数据,载入bin 文件就可进行类似的实时信号采集与处理。由于输出的是基于矩阵帧结构的3路信号,因此通过Mat rix f rame 2based 2Individual sample 2based i 模块将基于矩阵帧结构的输入信号转化为基于单采样的输出信号。图8中的Gateway In 与Gateway Out 模块用来实现V HS 2ADC 模块与Simulink 模块的衔接,实现定点数与浮点数的转换

。

图8　电网三相电压进行FIR 滤波

根据实际电网采样情况,采用加矩形窗的FIR 低通滤波器。采样周期T =0.00001s ,Ωs =2π/T 为滤波器的采样频率,计算约为628320,通带截止频率Ωp =2π×50=100π,阻带起始频率Ωst =2π×150=300π,则可得通带截止数字频率为ωp =Ωp ×2π/Ωs =0.05π,阻带起始数字频率为ωst =Ωst ×

2π/Ωs =0.15π,根据所需低通滤波器的过渡带可求理想

低通滤波器的截止频率Ωc 和阶数。

图9210为滤波前后的电压波形,滤波前后波形变化显著。如图9所示,由于电压传感器的测量输入范围大,幅值为2000V ,输入输出变比为400∶1,输入电压仅十几伏,测量的电压偏低,造成毛刺比较

3第7期付志红,等:数字锁相环与滤波技术在PWM 整流器中的应用

多。同时,由于IG B T 高频开关动作加重了信号噪声。如图10所示,滤波后信号基本滤除了电网电压基频以外的高次谐波。滤波前后相位上有很小的偏移,对系统正常运行没有影响

。

图9　

采集到的电网三相电压

图10　滤波后的电网三相电压

5　仿真结果

利用Simulink 与V HS 2ADC 仿真平台,建立了三相电压型整流器模型和锁相、滤波模型。主要参数U a =U b =U c =50V ,交流侧电感L re =6.8m H ,输出滤波电容C =1000μF ,开关频率f s =10k Hz 。电压环PI 参数:比例系数K p =0.12,K i =5.732。电流环PI 参数:K p =1.3,K i =90。负载R 0=18Ω,输出功率1089W 。

A 相输入电压和输入电流的波形仿真如图11

所示。大约0.3s 后锁定,电压电流工作于单位功率因数状态

。

图11　A 相电压电流波形如图11所示,锁定后输入电流接近正弦波,波形

畸变很小。通过谐波分析,电流畸变率为1.86%。

如图12所示,稳定后直流电压波动小,可以很好地稳定在给定电压上

。

图12　输出直流电压

6　实验验证

实验以小功率为例来验证基于VHS 2ADC 构建

三相电压型SV PWM 整流器的仿真平台的可行性。交流侧输入相电压为10.5V ,电感L =6.8m H ,电容为C =1000μF ,直流侧输出电压为40V ,负载为28Ω。

1)A 相交流侧电压和电流的输入波形如图13所示。

如图13所示,相电压的峰值为14.4V ,电流为1.9A 。经计算输入功率为58.0W 。交流侧电压是通过自耦变压器调节所得,交流侧的电压和电流基本上达到正弦波,并且基本保持同相位

。

图13　交流侧电压和电流输入波形

2)直流侧输出电压波形如图14所示

。

图14　直流侧输出电压波形

4重庆大学学报第33卷

由图14可知,测量直流侧输出电压约为40.0V,电压有微小的波动。输出电压达到了电压给定值40V。经计算输出功率为57.1W,与输入功率基本一致。

7　结　语

在常规的三相电压型SV PWM整流器模型基础上,增加数字锁相环、FIR数字滤波,在V HS2 ADC平台上设计了电压外环PI环节、电流内环PI 环节和坐标变换模型。在平台上进行仿真,通过小功率实验验证了所搭建的各个模块的正确性。仿真结果表明,数字锁相环提高了跟踪电网电压、电流相位和频率的速度,有更小的稳态相位误差。数字滤波器基本上滤除了电网电压基频以外的高次谐波,能够较真实地再现电网实际输入信号,提高系统工作可靠性。

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(编辑　王维朗)

第7期付志红,等:数字锁相环与滤波技术在PWM整流器中的应用

三相PWM整流器控制器设计(精)

三相PWM 整流器控制器设计 PWM 整流器能够实现整流器电网侧的电流为正弦，从而大大降低整流器对电网的谐波污染。PWM 整流器同时能够实现电网侧电流相位的控制，常见的有使得电网侧电流与电源电压同相位，从而实现单位功率因数控制，也可以根据需要使得电网侧电流相位超前或滞后对应的电源相电压，从而实现对电网的功率因数补偿。三相PWM 整流器主电路和控制系统原理图如图1所示，其中A VR 为直流侧电压外环PI 调节器、ACR_d、ACR_q分别为具有解耦和电源电压补偿功能的dq 轴电流内环PI 调节器，PLL 为电源电压锁相环，SVPWM 为电压空间矢量运算器，Iabc to Idiq、Vabc to ValfaVbeta和Vdq to ValfaVbeta分别为三相静止坐标-两相旋转直角坐标变换、三相静止坐标-两相静止直角坐标变换和两相旋转直角坐标-两相静止直角坐标变换。图1 基于空间矢量的三相PWM 整流器原理图

根据开关周期平均值概念、三相电压型PWM 整流器开关函数表等，可得到三相电压型PWM 整流器在dq 坐标下微分方程形式和等效电路形式的开关周期平均模型。经过dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图如图2所示，其中小写的变量表示该变量的开关周期平均值，大写的变量表示该变量在工作点的值。 v dc d dc q 图2 基于dq 轴电流解耦和电源电压补偿的控制系统结构图对解耦和电源电压补偿之后的dq 轴等效电路进行工作点附近的小信号分析，即可得到小信号下的传递函数如式(1、（2）和（3）所示，其中L 、R 分别为交流侧的滤波电感及其等效电阻，C 为直流侧滤波电容，Dd 为d 轴在工作点的占空比。 ~ i d (s αd (s ~ i q (s αq (s ~ v dc (s i d (s V dc (1

三相电压型PWM整流器及仿真

————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：

电力电子课程设计课程设计报告题目：三相电压型PWM整流器与仿真专业、班级：学生姓名：学号：指导教师： 2015年 1 月 6 日内容得分 1、三相桥式电路的基本原理（10分） 2、整流电路基本原理（10分） 3、pwm控制的基本原理（10分 4、三相电压型pwm整流电路仿真模型（30分） 5、结果分析（30分） 6、程序文件（10分）总分

摘要：叙述了建立三相电压型PWM整流器的数学模型。在此基础上，使用功能强大的MATLAB软件进行了仿真，仿真结果证明了方法的可行性。关键词：整流器；PWM；simulink

目录一任务书 (1) 1.1 题目 (1) 1.2 设计内容及要求 (1) 1.3 报告要求 (1) 二基础资料 (2) 2.1 三相桥式电路的基本原理 (2) 2.2 整流电路基本原理 (4) 2.3 pwm控制的基本原理 (6) 2.4 PWM整流器的发展现状 (6) 三设计内容 (8) 3.1 仿真模型 (8) 3.2 各个元件参数 (11) 3.3 仿真结果 (13) 3.4 结果分析 (15) 四总结 (15) 五参考文献 (15)

一任务书 1.1 题目三相电压型PWM整流器仿真 1.2 设计内容及要求设计三相电压型PWM整流器及其控制电路的主要参数，并使用MATLAB软件搭建其仿真模型并验证。设计要求(pwm整流器仿真模型参数): (1)交流电源电压600V，60HZ (2)短路电容30MVA (3)外接负载500kVar，1MW (4)变压器变比 600/240V (5)0.05s前，直流负载200kw，直流电压500V，0.05s后，通过断路器并联一个相同大小的电阻。 1.3 报告要求 (1)叙述三相桥式电路的基本原理 (2)叙述整流电路基本原理 (3)叙述pwm控制的基本原理 (4)记录参数（截图） (5)记录仿真结果，分析滤波结果 (6)撰写设计报告 (7)提交程序源文件

单相PWM整流电路设计(电力电子课程设计)..

重庆大学电气工程学院电力电子技术课程设计设计题目：单相桥式可控整流电路设计年级专业：****级电气工程与自动化学生姓名：***** 学号： **** 成绩评定：完成日期：2013年6月 23 日

指导教师签名：年月日

重庆大学本科学生电力电子课程设计任务书

单相桥式可控整流电路设计摘要：本文主要研究单相桥式PWM整流电路的原理，并运用IGBT去实现电路的设计。概括地讲述了单相电压型PWM整流电路的工作原理，用双极性调制方式去控制IGBT的通断。在元器件选型上，较为详细地介绍了IGBT的选型，分析了交流侧电感和直流侧电容的作用，以及它们的选型。最后根据实际充电机的需求，选择元器件具体的参数，并用simulink进行仿真，以验证所设计的单相电压型PWM整流器的性能。实现了单相电压型PWM整流器的高功率因数，低纹波输出等功能。关键词：PWM整流simulink 双极性调制IGBT

目录 1.引言 ......................................................... - 5 - 1.1 PWM整流器产生的背景.................................... - 5 - 1.2 PWM整流器的发展状况.................................... - 5 - 1.3 本文所研究的主要内容.................................... - 6 - 2.单相电压型PWM整流电路的工作原理 ............................. - 7 - 2.1电路工作状态分析......................................... - 7 - 2.2 PWM控制信号分析......................................... - 8 - 2.3 交流测电压电流的矢量关系............................... - 9 - 3.单相电压型PWM整流电路的设计 ................................ - 10 - 3.1 主电路系统设计......................................... - 10 - 3.2 IGBT和二极管的选型设计................................. - 11 - 3.3 交流侧电感的选型设计................................... - 11 - 3.4 直流侧电容的选型设计................................... - 12 - 3.5 直流侧LC滤波电路的设计................................ - 13 - 4.单相PWM整流电路的仿真及分析 ................................ - 13 - 4.1 整流电路的simulink仿真............................... - 13 - 4.2 对simulink仿真结果的分析............................. - 16 - 5．工作展望 ................................................... - 16 - 参考文献 ...................................................... - 17 -

PWM整流电路概述

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：

PWM整流工作原理

图6-28 单相PWM 整流电路整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前半桥电路直流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源单相半桥电路交流侧电感电感和交流电源内部电感，是电全桥电路直流侧电容只要一个就可以。单相全桥电路 6-8 电力电子技术 (1)单相全桥PWM 整流电路的工作原理正弦信号波和三角波相比较的方法对图6-28b 中的V 1~V 4进行SPWM 控制，就可以在桥的交流输入端AB 产生一个SPWM 波u AB 。 u AB 中含有和正弦信号波同频率且幅值成比例的基波分量，以及和三角波载波有关的频率很高的谐波，不含有低次谐波。由于L s 的滤波作用，谐波电压只使i s 产生很小的脉动。当正弦信号波频率和电源频率相同时，i s 也为与电源频率相同的正弦波。 u s 一定时，i s 幅值和相位仅由u AB 中基波u ABf 的幅值及其与u s 的相位差决定。改变u ABf 的幅值和相位，可使i s 和u s 同相或反相，i s 比u s 超前90°，或使i s 与u s 相位差为所需角度。 6.4.1 PWM 整流电路的工作原理

6-12 电力电子技术 (2)对单相全桥PWM 整流电路工作原理的进一步说明整流状态下: u s > 0时，（V 2、VD 4、VD 1、L s ）和（V 3、VD 1、VD 4、L s ）分别组成两个升压斩波电路，以（V 2、VD 4、VD 1、L s ）为例。V 2通时，u s 通过V 2、VD 4向L s 储能。V 2关断时，L s 中的储能通过VD 1、VD 4向C 充电。u s < 0时，（V 1、VD 3、VD 2、L s ）和（V 4、VD 2、VD 3、L s ）分别组成两个升压斩波电路。 6.4.1 PWM 整流电路的工作原理

PWM整流电路工作原理

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。按照

PWM整流器控制技术的发展

PWM整流器控制技术的发展文章分别就PWM整流器控制技术的基本原理及其主要特点、三相电压型和电流型PWM整流器主要控制技术的原理进行阐述。此外还分析国内外对PWM 整流器控制技术的研究现状，并对其发展趋势进行展望。从电力电子技术发展来看，传统的相控整流器应用时间较长，技术也成熟且被广泛应用，但其存在如下的诸多问题。 1).晶闸管换相引起网侧电压波形畸变。 2).网侧谐波电流对电网产生谐波“污染”。 3).深控时网侧功率因数降低。 4).闭环控制时动态响应相对较慢。针对这些问题，PWM整流器进行了全面的改进。其关键性的改进在于用全控型功率开关管取代了半控型功率开关管和二极管，以PWM斩控整流取代了相控整流或不控整流。因此PWM整流器就取得了以下的优良性能。 1).网侧电流为正弦波。 2).网侧功率因数控制。 3).电能双向传输。 4).较快的动态控制响应。由于电能的双向传输，当PWM整流器从电网吸取电能时，其运行于整流工作状态，而当PWM整流器向电网传输电能时，其运行于有源逆变工作状态。所谓单位功率因数是指当PWM整流器运行于整流状态时，网侧电压、电流同相正阻特性，当PWM整流器运行于有源逆变状态时，网侧电压、电流反相、负阻特性。进一步研究表明，由于PWM整流器网侧电流及功率因数均可控。因而可被推广应用于有源电力滤波及无功补偿等非整流器应用场合。综上可见，PWM整流器实际上是一个交、直流可控的四象限，运行变流装置。控制技术是决定PWM整流器发展的关键因素，PWM整流控制对象是输入电流和输出电压，其中输入电流控制是整流器控制的关键。这是由于应用PWM 整流器的目的是使输入电流正弦化，在单位功率因数下运行。对输入电流有效控制实质就是对电力电子变换器的能量流动进行控制，进而控制输出电压。相反，

PWM整流电路控制原理及技术研究_杨红举

３１７华章二 ○一一年第十八期 Magnificent Writing 杨红举，张玉珍，淅川县电业局。作者简介：PWM 整流电路控制原理及技术研究杨红举，张玉珍（淅川县电业局，河南淅川474450）［摘要］ＰＷＭ控制技术是在电力电子领域有着广泛的应用，使电力电子技术的性能大大的提高，并对电力电子技术产生了十分深远影响的一项技术。笔者就ＰＷＭ整流电路的工作原理和ＰＷＭ整流电路的控制方法进行了详细的阐述，以供读者参考。［关键词］ＰＷＭ整流电路；原理；控制方法PWM (Pulse Width Modulation )控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形（含形状和幅值)。如图1所示。PWM 的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换。让信号保持为数字形式可将噪声影响降到最小。噪声只有在强到足以将逻辑1改变为逻辑0或将逻辑0改变为逻辑1时，也才能对数字信号产生影响。对噪声抵抗能力的增强是PWM 相对于模拟控制的另外一个优点，而且这也是在某些时候将PWM 用于通信的主要原因。从模拟信号转向PWM 可以极大地延长通信距离。在接收端，通过适当的RC 或LC 网络可以滤除调制高频方波并将信号还原为模拟形式。PWM 控制技术一直是变频技术的核心技术之一。1964年A.Schonung 和H.stemmler 首先提出把这项通讯技术应用到交流传动中，从此为交流传动的推广应用开辟了新的局面。目前，实用的整流电路几乎都是晶闸管整流或二极管整流。晶闸管相控整流电路输入电流滞后于电压，且其中谐波分量大，因此功率因数很低。而二极管整流电路虽位移因数接近1，但输入电流中谐波分量很大，所以功率因数也很低。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。控制PWM 整流电路，使其输入电流非常接近正弦波，且和输入电压同相位，功率因数近似为1，也称单位功率因数变流器，或高功率因数整流器。下面就PWM 整流电路及其控制方法进行详细的阐述。 1、PWM 整流电路的工作原理 PWM 整流电路也可分为电压型和电流型两大类，目前电压型的较多。 1.1单相PWM 整流电路。半桥电路直流侧电容必须由两个电容串联，其中点和交流电源连接。交流侧电感包括外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必须的。全桥电路直流侧电容只要一个就可以。 1.1.1单相全桥PWM 整流电路的工作原理。正弦信号波和三角波相比较的方法对图2中的V 1~V 4进行SPWM 控制，就可以在桥的交流输入端AB 产生一个SPWM 波u AB 。u s 一定时，i s 幅值和相位仅由u AB 中基波u ABf 的幅值及其与u s 的相位差决定。改变u ABf 的幅值和相位，可使i s 和u s 同相或反相，i s 比u s 超前90°，或使i s 与u s 相位差为所需角度。 1.1.2对单相全桥PWM 整流电路工作原理的进一步说明整流状态下： u s >0时，如图2所示。（V 2、VD 4、VD 1、L s ）和（V 3、VD 1、VD 4、L s ）分别组成两个升压斩波电路，以（V 2、VD 4、VD 1、L s ）为例。V 2通时，u s 通过V 2、VD 4向L s 储能。 V 2关断时，L s 中的储能通过VD 1、VD 4向C 充电。u s <0时，（V 1、VD 3、VD 2、L s ）和（V 4、VD 2、VD 3、L s ）分别组成两个升压斩波电路。 1.2三相PWM 整流电路。三相桥式PWM 整流电路，是最基本的PWM 整流电路之一，应用最广。工作原理和前述的单相全桥电路相似，只是从单相扩展到三相。如图3所示。进行SPWM 控制，在交流输入端A 、B 和C 可得SPWM 电压，按图4a 的相量图控制，可使i a 、i b 、i c 为正弦波且和电压同相且功率因数近似为1 。 2、PWM 整流电路的控制方法 2.1间接电流控制。间接电流控制也称为相位和幅值控制。图5 为间接电流控制的系统结构图。图中的PWM 整流电路为图4的三相桥式电路，控制系统的闭环是整流器直流侧电压控制环。 2.2直接电流控制。通过运算求出交流输入电流指令值，再引入交流电流反馈，通过对交流电流的直接控制而使其跟踪指令电流值。有不同的电流跟踪控制方法，图6给出一种最常用的采用电流滞环比较方式的控制系统结构图。 3、结语综上所述，PWM 控制技术用于整流电路即构成PWM 整流电路，也可看成逆变电路中的PWM 技术向整流电路的延伸，其控制系统结构简单，电流响应速度快，系统鲁棒性好，目前在电力电子行业已获得了一些应用，并有良好的应用前景。【参考文献】 [1]刘海云，韩继征，李玉仓，张浩，胡雪生.交直交变频三电平矢量脉宽调制模式的原理及调制算法探讨[A ].第十一届全国自动化应用技术学术交流会论文集[C ].2006. [2]姚旺，王京.基于VxWorks 下的三电平PWM 整流器的控制研究[A ].自动化技术与冶金流程节能减排——全国冶金自动化信息网2008 年会论文集[C ].2008.

三相pwm整流器

空间矢量的广义仿真与实验研究三相电压源逆变器的脉宽调制技术文摘调速驱动系统需要可变电压和频率总是从三相获得供应电压源逆变器(VSI)。一定数量的脉冲宽度调制(PWM)用于获取可变电压和方案从一个逆变器频率供应。最广泛使用的三相逆变器是舰载正弦脉宽调制方案脉宽调制和空间矢量脉宽调制(SVPWM)。有增加趋势,利用空间矢量PWM(SVPWM)因为他们的简单数字的认识和更好的直流总线利用率。然而,一个合适的仿真模型还没有可用的文学。因此,本文在一步一步的发展SVPWM紧随其后的MATLAB / SIMULINK仿真模型实验的实现。首先讨论了三相逆变器的模型基于空间向量表示。下一个简单和灵活的仿真模型的SVPWM的方法,使用MATLAB / SIMULINK开发。发达模型一般自然,因为它可以利用来实现连续和不连续空间矢量。论文的新颖性依赖提议的灵活和通用SVPWM的Matlab / Simulink仿真模型。实验及仿真结果验证该模式关键词:空间矢量PWM 不连续PWM电压源逆变器 1.介绍三相电压源逆变器广泛应用于变速交流电动机驱动应用程序因为他们提供变量电压和通过脉冲宽度调制控制变频输出。持续改进和高成本开关频率的功率半导体器件和机器控制算法的发展导致越来越感兴趣更精确的PWM技术。的工作已经在这个方向进行,评估的流行技术提出了由霍尔兹(1992)和霍尔兹(1994)。使用最广泛的是舰载sine-triangle PWM脉宽调制方法由于简单的实现方法在模拟和数字实现。在此方法中,然而,直流总线利用率低,直流5 V,这导致了客观的调查其他技术改善直流总线利用率。它是Houdsworth和格兰特(1984)发现注入零序(第三次谐波)扩展了范围的操作调制器15.5%。与大功率传动的应用程序相关的主要问题是高在逆变器开关的损失。来降低切换损失称为不连续PWM脉宽调制技术(DPWM)是由Depenbrock(1977)和Kolar et al。(1991)。拟议中的不连续PWM技术是基于triangle-intersection-implementation中非正弦调制信号与三角载波比较。一个广义不连续脉宽调制算法提出的有et al。(1998)包括的技术Depenbrock Kolar(1977)和:et al。(1991)。

单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真

单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真 0 引言众所周知，在传统的整流电路中，晶闸管可控整流装置的功率因数会随着其触发角的增加而变坏，这不但使得电力电子类装置成为电网中的主要谐波因素，也增加了电网中无功功率的消耗。PWM 整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。通过对PWM 整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。 1 单相电压型桥式PWM 整流电路的结构单相电压型桥式PWM 整流电路最初出现在交流机车传动系统中，为间接式变频电源提供直流中间环节，电路结构如图1 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，起平衡电压，支撑无功功率和储存能量的作用。图1 中 uN(t)是正弦波电网电压；Ud 是整流器的直流侧输出电压；us(t)是交流侧输入电压，为PWM 控制方式下的脉冲波，其基波与电网电压同频率，幅值和相位可控；iN(t)是PWM 整流器从电网吸收的电流。由图1 所示，能量可以通过构成桥式整流的整流二极管VD1～VD4 完成从交流侧向直流侧的传递，也可以经全控器件VT1～VT4 从直流侧逆变为交流，反馈给电网。所以PWM 整流器的能量变换是可逆的，而能量的传递趋势是整流还是逆变，主要视VT1～VT4 的脉宽调制方式而定。因为PWM 整流器从交流电网吸取跟电网电压同相位的正弦电流，其输入端的功率是电网频率脉动的两倍。由于理想状况下输出电压恒定，所以此时的输出电流id 与输入功率一样也是网频脉动的两倍，于是设置串联型谐振滤波器

三相PWM整流器

摘要随着绿色能源技术的快速发展，PWM整流器技术己成为电力电子技术研究的热点和亮点。PWM整流器可成为用电设备或电网与其它电气设备的理想接口，因为它可以实现网侧电流正弦化和功率因数可调整。本文首先分析了PWM整流器的基本原理，然后根据三相电压源型PWM整流器各相电压电流之间的关系和桥路的工作状态，给出系统在三相ABC坐标系和两相dq坐标系中的数学模型，利用电流反馈解耦控制，以及系统的基本控制框图。并设计了电压环和电流环数字化PI调节器，结合理论分析和实际对其参数进行了优化整定。关键词：三相电压型PWM整流器；数学模型；dq变换。

1 三相电压源型PWM 整流器工作原理及数学模型 1.1 PWM 整流器原理 1.1.1 PWM 整流电路工作原理将普通整流电路中的二极管或晶闸管换成IGBT 或MOSFET 等自关断器件，并将SPWM 技术应用于整流电路，这就形成了PWM 整流电路。通过对PWM 整流电路的适当控制，不仅可以使输入电流非常接近正弦波，而且还可以使输入电流和电压同相位，功率PWM 整流电路由于需要较大的直流储能电感以及交流侧LC 滤波环节所导致的电流畸变、振荡等问题，使其结构和控制复杂化，从而制约了它的应用和研究。相比之下，电压型PWM 整流电路以其结构简单，较低的损耗等优点，电压型PWM 整流电路的成功应用更现实鸭故选择电压型PWM 整流电路进行研究。下面分别介绍单相和三相PWM 整流电路的拓扑结构和工作原理。图1-2 单相PWM 整流电路图1-2为单相全桥PWM 整流电路，交流侧电感s L 包含外接电抗器的电感和交流电源内部电感，是电路正常工作所必需的。电阻s R 包含外接电抗器的电阻和交流电源内部电阻。同SPWM 逆变电路控制输出电压相类似，可在PWM 整流电路的交流输入端AB 产生一个正弦调制PWM 波AB u ，AB u 中除含有和开关频率有关的高次谐波外，不含低次谐波成分。由于电感s L 的滤波作用，这些高次谐波电压只会使交流电流

浅述PWM型整流器

浅述PWM型整流器 061230105 何卓电力电子技术是现代电工技术中最活跃的领域，并且在电力系统中得到日益广泛的应用。电力电子技术根据用电场合而改变电能的应用方式，即所谓“变流”，使得电能的应用更好地满足人们的需求，并通过功能和性能的提高产生经济效益和社会效益。因此，电力电子技术又被认为是电能应用的优化技术。除了线性功率放大的场合，电力电子装置中的功率器件大多工作于开关状态，这种电力电子装置不加控制的扩大应用，带来的一个副作用就是电网的“污染”。例如传统的二极管整流器和晶闸管相控整流器，其运行过程中，网侧电流均含有大量谐波，且总的功率因数较低，大量应用所导致的电磁兼容问题可能会造成严重的后果，因此必须加以限制。环保意识的提高，促使人们在电力电子技术的发展中探索一条“绿色”之路。对变流装置而言，“绿色”的内涵应包括电网无谐波污染、单位功率因数，以及功率控制系统的高性能、高稳定性、高效率等传统变流装置所不具备的优越性能。“绿色”电能变换的需求呼唤着电力电子技术的发展，而电力电子技术的发展又促进了“绿色”电能变换的实现。PWM 整流器作为各种电力电子应用系统与电网的接口，其发展方向是将变流技术与微电子技术和自动控制技术相融合，已成为电力电子技术发展中的热点和亮点。 PWM控制技术的应用与发展为整流器性能的改进提供了变革性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型整流器称为整流器。经过20多年的研究与探索，PWM控制技术已成功应用于整流器的设计中，使整流器获得了前所未有的优良性能。与传统的整流器相比，PWM整流器不仅获得了可控的AC/DC变换性能，而且可实现网侧单位功率因数和正弦波电流控制，甚至能使电能双向传输。一般称电能可双向传输的PWM整流器为可逆PWM整流器。由于可逆PWM整流器不仅体现出PWMAC/DC 变流特性（整流），而且还可呈现出PWMDC/AC变流特性（有源逆变），因而确切地说，可逆PWM整流器实际上是一种新型的可四象限运行的变流器。随着PWM控制技术的发展，如空间矢量PWM（SVPWM）、滞环电流PWM控制等方案的提出，以及现代控制理论和智能控制技术的发展和应用，PWM整流器的性能得到了不断提高，功能也不断扩展。PWM整流器网侧独特的受控电流源特性，使得PWM 整流器作为核心被广泛应用于各类电力电子应用系统中，这些应用系统主要有：（１）功率因数校正（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｏｒ—ＰＦＣ）；（２）静止无功补偿（ＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ—ＳＶＣ）；（３）有源电力滤波（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ—ＡＰＦ）；（４）统一潮流控制器（ＶｎｉｆｉｅｄＰｏｗｅｒＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）；（５）超导储能（ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｉｃＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅ—ＳＭＥＳ）；（６）高压直流输电（ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ—ＨＶＤＣ）；（７）可再生能源并网发电；

单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真

论文（设计）撰写指导文献综述题目：单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真学院：人民武装学院专业：电子信息科学与技术班级： 2013级（专升本）学号： 1320070193 学生姓名：丁武荣指导教师：王代强 2014年7 月15 日

单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真在生活中很多地方往往要用到直流电源来供电，直流电源是能够维持电路中形成稳恒电流的装置，所以直流电源在生活中的地位也非常重要，但是在生活中用到的电源，往往是交流电，怎样将交流电转换成直流电呢？那就需要整流电路来实现。整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。传统的整流电路中，晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发角的增大而增大，位移因数也随之降低。同时输入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，但输入电流中谐波分量很大，功率因数也较低。传统低频整流电路存在的问题【1】PWM整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。通过对PWM整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。PWM(Plll∞Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换【2】。PWM整流器种类较多,根据输入交流电源相数分为单相和三相P W M整流电路;按主电路结构分为单开关与多开关型;根据PWM整流器直流侧电能输出环节的不同,又可以将PWM整流器分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器;按桥路结构可分为半桥电路和全桥电路;另外,还有新型的三电平PWM整流器等。【3】PWM 整流电路的控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种。直接电流控制引入交流输入电流反馈实行闭环控制，其电流指令运算电路比不引入交流输入电流反馈的间接电流控制简单，因此，本文采用直接电流控制方法。【4】单相电压型PWM整流电路与三相整流电路相比较，三相电压型PWM 整流器的工作原理，它具有高功率因数，低谐波污染等显著优点，必将在节能降耗，改善供电质量方面起到巨大的应用。【5】单相电压型PWM整流电路的结构图如下：

PWM整流技术原理及在和谐号机车上的应用应用

课程名称：牵引电机课程设计设计题目：PWM整流技术在和谐号系列机车上的应用院系：电气工程系专业：电力机车年级：2009级姓名：指导教师：西南交通大学峨眉校区 2012 年10 月25 日

课程设计任务书专业姓名学号开题日期：年月日完成日期：年月日题目PWM整流技术在和谐号系列机车上的应用一、设计的目的通过该设计，使学生初步掌握PWM整流技术的组成系统、作用原理以及其在和谐号机车上的应用。二、设计的内容及要求 1.画出PWM蒸馏技术的原理图； 2.并说明图中各主要部件的作用、性能； 3.掌握PWM调频调压技术的工作原理； 4.掌握PWM整流技术在和谐号及车上的应用。三、指导教师评语四、成绩指导教师(签章) 年月日

PWM整流技术原始资料PWM整流电路是PWM控制方式和全控型器件组成的整流电路。就整流电路而言，按相数不同有单相和三相之分，按滤波环节所用器件不同，又有电压型和电流型两种，而现在普遍使用的是电压型整流电路。对PWM 整流电路的控制方式，在机车上我们采用的是以正弦信号为调制波的正弦脉宽调制（简称SPWM）。一：单相桥式电压型PWM整流电路单相桥式电压型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中间环节，器电路如图1所示。每个桥臂有一个全控器件和反并联的整流二极管在组成。L为交流侧附加的电抗，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 单相桥式电压型PWM整流电路二：三相电压型PWM整流电路图2为三相电压型PWM整流电路，其应用非常广泛，工作原理与单相桥式PWM整流电路相似。对六个全控器件按一定要求和反式进行控制，在

PWM整流电路工作原理

P W M整流电路工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII

三相电压型PWM整流器PI调节器参数整定的原理和方法

三相电压源型PWM整流器 PI调节器参数整定的原理和方法 1引言 1.1 PID调节器简介在工程实际中，应用最为广泛的调节器控制规律为比例、积分、微分控制，简称PID控制，又称PID调节。PID控制器问世至今已有近70年历史，它以其结构简单、稳定性好、工作可靠、调整方便而成为工业控制的主要技术之一。目前，在工业过程控制中，95%以上的控制回路具有PID结构。当被控对象的结构和参数不能完全掌握，或得不到精确的数学模型，控制理论的其它技术难以采用时，系统控制器的结构和参数必须依靠经验和现场调试来确定，这时应用PID控制技术最为方便。PID控制，实际中也有PI和PD控制。PID控制器就是根据系统的误差，利用比例、积分、微分计算出控制量进行控制的，其原理图如图1-1所示。图1-1 PID控制系统原理图 PID控制器传递函数常见的表达式有以下两种：（1） ()i p d K G s K K s s =++ ，Kp代表比例增益，Ki代表积分增益，Kd代表微分增益；

（2） 1 () p d i G s K T s T s =++ （也有表示成 1 ()(1) p d i G s K T s T s =++），Kp代表比例增益，Ti代表积分时间常数，Td代表微分时间常数。这两种表达式并无本质区别，在不同的仿真软件和硬件电路中也都被广泛采用。 ?比例（P，Proportion）控制比例控制是一种最简单的控制方式，其控制器的输出与输入误差信号成比例关系，能及时成比例地反映控制系统的偏差信号，偏差一旦产生，调节器立即产生控制作用，以减少偏差。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差（Steady-state error）。 ?积分（I，Integral）控制在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统（System with Steady-state Error）。为了消除稳态误差，在控制中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分（PI）控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。积分作用的强弱取决于积分时间常数Ti， Ti越大，积分作用越弱，反之则越强。 ?微分（D，Differential）控制在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡或者失稳。其原因是在于由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后（delay）组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就