淺述pwm型整流器

1、淺述PWM型整流器061230105何卓電力電子技術(shù)是現(xiàn)代電工技術(shù)中最活躍的領(lǐng)域，并且在電力系統(tǒng)中得到日益廣泛的應(yīng)用。電力電子技術(shù)根據(jù)用電場(chǎng)合而改變電能的應(yīng)用方式，即所謂“變流”，使得電能的應(yīng)用更好地滿足人們的需求，并通過(guò)功能和性能的提高產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，電力電子技術(shù)又被認(rèn)為是電能應(yīng)用的優(yōu)化技術(shù)。除了線性功率放大的場(chǎng)合，電力電子裝置中的功率器件大多工作于開關(guān)狀態(tài)，這種電力電子裝置不加控制的擴(kuò)大應(yīng)用，帶來(lái)的一個(gè)副作用就是電網(wǎng)的

2、“污染”。例如傳統(tǒng)的二極管整流器和晶閘管相控整流器，其運(yùn)行過(guò)程中，網(wǎng)側(cè)電流均含有大量諧波，且總的功率因數(shù)較低，大量應(yīng)用所導(dǎo)致的電磁兼容問(wèn)題可能會(huì)造成嚴(yán)重的后果，因此必須加以限制。環(huán)保意識(shí)的提高，促使人們?cè)陔娏﹄娮蛹夹g(shù)的發(fā)展中探索一條“綠色”之路。對(duì)變流裝置而言，“綠色”的內(nèi)涵應(yīng)包括電網(wǎng)無(wú)諧波污染、單位功率因數(shù)，以及功率控制系統(tǒng)的高性能、高穩(wěn)定性、高效率等傳統(tǒng)變流裝置所不具備的優(yōu)越性能?！熬G色”電能變換的需求呼喚著電力電子技術(shù)的發(fā)展，而電

3、力電子技術(shù)的發(fā)展又促進(jìn)了“綠色”電能變換的實(shí)現(xiàn)。PWM整流器作為各種電力電子應(yīng)用系統(tǒng)與電網(wǎng)的接口，其發(fā)展方向是將變流技術(shù)與微電子技術(shù)和自動(dòng)控制技術(shù)相融合，已成為電力電子技術(shù)發(fā)展中的熱點(diǎn)和亮點(diǎn)。PWM控制技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展為整流器性能的改進(jìn)提供了變革性的思路和手段，結(jié)合了PWM控制技術(shù)的新型整流器稱為整流器。經(jīng)過(guò)20多年的研究與探索，PWM控制技術(shù)已成功應(yīng)用于整流器的設(shè)計(jì)中，使整流器獲得了前所未有的優(yōu)良性能。與傳統(tǒng)的整流器相比，PWM整流器

4、不僅獲得了可控的ACDC變換性能，而且可實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)和正弦波電流控制，甚至能使電能雙向傳輸。一般稱電能可雙向傳輸?shù)腜WM整流器為可逆PWM整流器。由于可逆PWM整流器不僅體現(xiàn)出PWMACDC變流特性（整流），而且還可呈現(xiàn)出PWMDCAC變流特性（有源逆變），因而確切地說(shuō)，可逆PWM整流器實(shí)際上是一種新型的可四象限運(yùn)行的變流器。隨著PWM控制技術(shù)的發(fā)展，如空間矢量PWM（SVPWM）、滯環(huán)電流PWM控制等方案的提出，以及現(xiàn)代控制理

5、論和智能控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，PWM整流器的性能得到了不斷提高，功能也不斷擴(kuò)展。PWM整流器網(wǎng)側(cè)獨(dú)特的受控電流源特性，使得PWM整流器作為核心被廣泛應(yīng)用于各類電力電子應(yīng)用系統(tǒng)中，這些應(yīng)用系統(tǒng)主要有：（１）功率因數(shù)校正（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｏｒ—ＰＦＣ）；（２）靜止無(wú)功補(bǔ)償（ＳｔａｔｉｃＶａｒＣｏｍｐｅｎｓａｔｏｒ—ＳＶＣ）；（３）有源電力濾波（ＡｃｔｉｖｅＰｏｗｅｒＦｉｌｔｅｒ—ＡＰＦ）；（４）統(tǒng)一潮流控制器（Ｖｎｉｆｉ

6、ｅｄＰｏｗｅｒＦｌｏｗＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）；（５）超導(dǎo)儲(chǔ)能（ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇＭａｇｎｅｔｉｃＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅ—ＳＭＥＳ）；（６）高壓直流輸電（ＨｉｇｈＶｏｌｔａｇｅＤｉｒｅｃｔＣｕｒｒｅｎｔＴｒａｎｓｍｉｓｓｉ（ＳＭＥＳ）、高壓直流輸電（ＨＶＤＣ）、電氣傳動(dòng)（ＥＤ）、新型ＵＰＳ以及太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的并網(wǎng)發(fā)電等，現(xiàn)分別簡(jiǎn)述如下。１有源電力濾波有源電力濾波（ＡＰＦ）（ＡＰＦ）及無(wú)功補(bǔ)償及無(wú)功補(bǔ)償（ＳＶＧ）

7、（ＳＶＧ）圖11示出了與ＬＣ濾波器混合的并聯(lián)型有源電力濾波器主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它主要由無(wú)源ＬＣ環(huán)節(jié)和基于ＰＷＭ整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源濾波環(huán)節(jié)組成。這種混合并聯(lián)型有源電力濾波器利用ＬＣ濾波器以及有源濾波器共同起到電網(wǎng)的諧波抑制及無(wú)功補(bǔ)償作用，從而有利于提高系統(tǒng)性能價(jià)格比。一般而言，希望ＬＣ濾波器承擔(dān)大部分諧波和無(wú)功補(bǔ)償?shù)娜蝿?wù)，而利用有源濾波器的作用改善系統(tǒng)性能，這樣可在滿足補(bǔ)償要求的同時(shí)，大大降低了有源濾波裝置的容量，從而減少系統(tǒng)造價(jià)。并聯(lián)型

8、有源電力濾波器網(wǎng)側(cè)實(shí)質(zhì)上可以看成一個(gè)等效的可控電流源，它產(chǎn)生一個(gè)與被補(bǔ)償量（諧波電流及無(wú)功電流）的量值相等，且相位相反的補(bǔ)償電流，并注入電網(wǎng)，這樣電網(wǎng)電流即獲得所需功率因數(shù)角的正弦波電流，以達(dá)到有源濾波及無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹４藭r(shí)，系統(tǒng)既實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)的有源濾波（ＡＰＦ）同時(shí)也補(bǔ)償了無(wú)功（ＳＶＧ）。實(shí)際上，當(dāng)基于ＰＷＭ整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的有源環(huán)節(jié)只向電網(wǎng)注入無(wú)功電流而不補(bǔ)償諧波電流時(shí)，該有源環(huán)節(jié)相當(dāng)一個(gè)靜止無(wú)功補(bǔ)償器（ＳＶＧ）。２統(tǒng)一潮流控制器統(tǒng)

9、一潮流控制器（ＵＰＦＣ）（ＵＰＦＣ）統(tǒng)一潮流控制器（ＵＰＦＣ）是柔性交流輸電系統(tǒng)（ＦＡＣＴＳ）技術(shù)中最引人注目、最有應(yīng)用前景的一種電力補(bǔ)償裝置。ＵＰＦＣ用于輸電網(wǎng)，主要起控制有功潮流和吞吐無(wú)功功率的作用，其主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖12所示。ＵＰＦＣ主電路主要由串聯(lián)變流器和并聯(lián)變流器組合而成，其串聯(lián)變流器通過(guò)變壓器向電力網(wǎng)引入一個(gè)幅值可變、相位可任意調(diào)節(jié)的電壓源，從而能對(duì)線路的有功、無(wú)功功率進(jìn)行控制；而并聯(lián)變流器則采用了ＰＷＭ整流器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它