优化PWM整流器文章标题

整流器在变流技术中应用广泛。早期的二极管不控整流和晶闸管半控整流的整流器，都属于相控整流器，无论是单独运行（如感应加热炉等）或是与逆变器构成变频器，工作时都会产生输入谐波，造成电网污染；而且功率因数很低，影响供电质量。为解决此种缺点，可采用PWM整流器。当变频器的整流器和逆变器都采用PWM控制时称为双PWM变频器，是污染最小的电气设备，且有反馈电能的作用。以往PWM整流器采用SPWM技术，效果不易达到理想的要求，后改用SVPWM技术，较好地解决了这类问题。

PWM控制整流器由6个全控型开关器件和6个反馈二极管构成，和半控器件晶闸管整流器不同，如图3-23所示，称为PWM整流器或开关整流器。按输入回路和负载的不同，可分为电压型PWM整流器（VSR）和电流型PWM整流器（CSR）：电压型PWM整流器常以电感输入的Boost型为输入结构，负载为电容，称为Boost整流器；电流型PWM整流器负载为电感，输入为电容，采用Buck工作方式，称Buck整流器。电压型PWM整流器可以四象限工作（双向工作），电流型PWM整流器不可以四象限工作，故常用的为电压型，本节只讨论电压型，如图3-23所示。

图3-23 PWM整流器

1.工作模式

PWM整流器运行时，一般多采用Boost工作方式，有时反馈二极管工作，有时二极管与开关管同时工作，有多种工作模式。Boost工作方式是，对某一相电路来说，当输入电压为正半周时，注脚为双号的开关管导通，电感L储能；关断时，电源一方面通过本相注脚为单数的二极管和另一相注脚为双号的二极管整流，向直流负载供电，另一方面本相的储能电感也通过相同的电路向负载释能。例如u_a为正半周时，VT₄导通，电感L通过VT₄和VD₂储能；VT₄关断，电源u_a一方面通过二极管VD₁与VD₂向直流电源供电，另一方面存储在L中的能量也通过VD₁与VD₂向直流电源释能。当u_a为负半周时，VT₁导通，L通过VT₁和VD₅储能，VT₁关断，u_a一方面通过VD₁与VD₂向直流负载供电，另一方面本相电感也通过相同的电路向负载释能。当6个主开关管轮流导通时，就可得到整流器对电源输出电压u_s（桥臂中点和各桥臂中点间AB、BC、CA电压）。此种整流方式，属于脉冲整流，具有消减谐波的功能。

图3-24 整流电路矢量图

2.整流电路的矢量关系

当整流器接上电源和负载时，整流电路矢量关系如图3-24所示。u为电源电压，u_s为整流器工作时三相电压合成矢量；略去电阻压降，电压方程为

u=u_s+u_L （3-24）

u_L=iω_L

式中 i——电路电流；

u_L——电感电压。(www.xing528.com)

电网供给的功率

P=uicosφ

以有效值表示时，交流侧输入有功功率P

P=UIcosφ （3-25）

无功功率S=UIsinφ （3-26）

功率因数λ=cosφ

式中 φ——U和I之间的夹角

通过对u_s幅值和相位δ的控制，可以使i比u超前或滞后一角度φ，便可调节功率和功率因数，δ为u和u_s的夹角。

整流器控制的基本任务有三：

1）保证输出直流电压稳定；

2）保证功率因数为1；

3）抑制输入谐波，避免污染电网。

此外，如用于变频器，则加上能作逆变运行，回馈能量。