《WM整流技术》PPT课件.ppt

第四章 PWM 整流电路, 自20世纪20年代,旋转变流机组,高频 PWM,工 频 整流器,本章内容：,绪论：,4-1 电压型单相单管PWM整流电路,4-2 电压型单相桥式PWM整流电路,4-3 倍压与倍流整流电路,4-4 同步整流电路,4-5 基于有源平衡电抗器的多脉波整流技术,常规整流电路存在的问题:,设：,在电流连续，忽略换相重叠条件下：,电流谐波降低了网侧谐波因数,相位控制降低了网侧相位因数,1,绪论：,可控整流：,单相不可控整流,常规整流电路存在的问题:,1,L=0,iA,三相不可控整流, 谐波电流对电网的污染, 换相重叠引起的波形畸变,相控整流的其它缺点：, 负载侧电压、电流无纹波；, 输出电压调节速度快；, 双向能量变换。,常规整流电路存在的问题:,1, 失控时间限制了调节速度,输入侧滤波器,改善整流器结构,无源型,有源型,混合型,PWM整流技术,多脉波整流技术,适用于各种类型负载,容量问题,开关损耗问题,功率大，可靠性高,抑制整流电路谐波的方法：,（被动）,（主动）,负载适应性问题,3,1 按电路结构：桥式电路、复合式电路,PWM整流电路的分类：,2 按电网相数：单相电路、三相电路,3 按输出滤波：电流型电路、电压型电路,4 按功率器件：全控型电路、混合型电路,5 按隔离性能：非隔离型电路（直耦型）、隔离型电路（磁耦型）,6 按工作范围：单象限电路、多象限电路,7 按开关方式：硬开关电路、软开关电路,则,设,电压型单相整流电路理想模型,？,4-1 电压型单相单管整流电路 APFC-SPWM-Boost Converter,设: CCM、C足够大,Boost Converter,直耦型,APFC-SPWM-Boost Converter,工作原理,SPWM,1,？,APFC-SPWM-Boost Converter,输出电流分析,设: C 足够大， iC全流入电容 L、m 足够大，iL 无谐波,则:,平均值模型,在TS内，近似将ii看作恒值，即：,则:,APFC,2,APFC-SPWM-Boost Converter,参数选择,要求输入电流纹波系数,要求输出电压纹波系数,3,近似为fS的正弦波,APFC-SPWM-Boost Converter,变换控制 ( DCM、BCM、CCM ), 跟踪输入电流- CCM，正弦同相PFC, 输出电压调节： UcuMkD Uo, 专用控制芯片：Unitrade公司UC3854 P304306,4,PF,THDi,APFC-SPWM-Boost Converter,实际效果,5,Boost电感电流,效率：95%,4-1 电压型单相单管整流电路 APFC-SPWM-Flyback Converter,APFC-SPWM-Flyback Converter,5,DCM,近似为三角形,磁耦型,D、fS 恒定,APFC-SPWM-Flyback Converter,基波:,谐波:,单相交流 接 触 网,间接式 变 频,交 流 电力机车,4-2 电压型单相桥式PWM整流电路,4-2 电压型单相桥式PWM整流电路,设：,二次谐波串联谐振滤波器,电路结构,1,高次谐波滤波器,4-2 电压型单相桥式PWM整流电路,工作原理,2,倍频单极性SPWM,电量波形,3,？,输出电流,4,基波:,交流等效电阻,输出电压,5,输出电压,5,负载R变化：,电源电源Ui变化：,控制策略,6,间接控制：,电流直接控制：,幅相控制,电流直接控制：,电流瞬时值内环给定,ui前馈 ii同相 控 制,4-3 倍压与倍流整流电路,1、倍压整流电路的工作原理,倍压整流电路的实质是电荷泵。最初由于核技术发展需要更高的电压来模拟人工核反应，于是在1932年由Coccroft和Walton提出了倍压电路，通常称为C-W电路。,从不同位置输出，可获得不同Um倍数的输出电压。,通常称每2倍为一阶，用n表示,1、倍压整流电路的工作原理,如果希望输出电压极性不同，可将所有的二极管反向。,电路1 优点：是每个电容、二极管上的电压不会超过2Um，所以可以选用耐压较低的电容。 缺点：电容是串联放电，纹波大。 电路2 优点：纹波小。 缺点：电容的耐压高，随着N的增大，电容的电压应力随之增加。图中最后一个电容的电压达到了6Um。 电路3电路1的改进(并联) 优点：是纹波比电路1小很多，正负半周均充电，电容电压应力不超过2Um。 缺点：电路复杂。,2、倍压整流电路的结构 三种6倍压整流电路,3、高阶倍压整流的主要问题,负载能力很差。 适用于高压小电流低电压纹波要求的电路。,4、倍流整流电路的工作原理, 低压大电流隔离,4、倍流整流电路的工作原理, 低压大电流隔离,4、倍流整流电路的工作原理, 低压大电流隔离,Synchronous Rectification,4-4 同步整流电路,PMOSFET = 低压降超快速整流管,同步倍流整流电路的工作原理,对称型同步整流电路,1,对称型同步整流电路,1,对称型同步整流电路,1,零栅压区问题,对称型同步整流电路,1, 取反改进的栅压,自激式驱动 他激式驱动,自激式 同步倍流 整流电路,他激式同步倍流整流电路,全波零式同步整流电路,对称型同步整流电路,1,非对称型 正激式 同步整流电路,2,增加输出电压脉波数降低输出电压纹波,增加输入电流阶梯数抑制输入电流谐波,两种常用12脉波整流电路,局限性：谐波抑制性能有限，增加脉波数，系统复杂,4-5 基于有源平衡电抗器的多脉波整流技术,多脉波整流电路的功能：,1,- 在直流侧抑制交流电流谐波技术,基于无源抽头变换器技术的多脉波整流,基于直流侧有源调制的多脉波整流,多脉波整流技术的国内外研究现状,2,输出脉波=原电路脉波抽头数,无源,在直流侧抑制