sin( t )
sin( t - 2 /3) sin( t - 4 /3)
ia(t) ib(t) ic(t)
PWM整流器
合肥工业大学 黄海宏
电力电子技术 PWM整流电路基本特征
➢能量可双向流动 ➢直流侧电压稳压 ➢功率因数可控
电力电子技术
桥式PWM整流电路
I
I
E1
E2
R
E1
E2
R
两直流电源相连电能传递情况
a)
b)
➢图a中E1＞E2，I
E1
E2 R
电流从E1流向E2。
➢E1发出功率P1=E1*I，E2接受功率P2=E2*I，电阻消耗的功率为PR=(E1E2)*I。
VT3
VT4
VD3
VD 4
VD3
VD4
电力电子技术
三相三线制APF
ia
iLa
A
+
ib
iLb
L
B
ic
iLc
R
C
-
icf ibf iaf
IPM Cdc
电力电子技术
三相三线制APF
u*d + ud -
PI
id* multiplier
iLa, Lb,Lc
-
i*a,b,c
ia,b,c - PI
+
+
sin(t - 2k /3) (k=0,1,2)
· UL ·
UR
·
· Is
UAB d
· Us
b)
·
Is
·
j Us
·d UAB
· UL · UR
· UL
· UR
Ia功s：和率U因AU数滞B同s 为后相1，。相整UP角流Ws d状M，态整，流
电路最基本的工作状态
c)
d)
▪ b：U AB超前U 相s 图角6-d29，Is和U s反相，逆变状态，说明PWM整流电路可实现
uab的幅值和相位，就可获得所需 大小和相位的输入电流is。 L在电路中承担了平衡电压的作用
，其两端电压 uL=Ldis/dt=us-uab
则有 .
.
.
.
U L jL I s U s U ab
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
··
Is
Us
·d UAB
a)
· Is
· Us d
· UAB
· UL · UR
➢ 除必须具有输入电感外，PWM整流器的 电路结构和逆变器是一样的。
➢ 按照正弦信号波和三角波相比较的方法 对图中的V1-V4进行SPWM控制，就可以 在桥的交流输入端ab产生一个SPWM波 uab，uab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。
+ ud
RL ua,ub,uc
负载
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
• ia* ，ib* 和ic*分别和各自的电源电压同相位，其幅值 和反映负载电流大小的直流信号id成正比，这是整流器 运行时所需的交流电流指令信号。 •指令信号和实际交流电流信号比较后，通过PI或滞环对 器件进行控制，便可使实际交流输入电流跟踪指令值
双向 ... 双向
DC/DC
DC/DC
锂电池
锂电池
电力电子技术
双向DCDC
ii
+ VT1
Ui
VT3
-
VD1 L1
VD3
+ Uo -
L2 VT2
io C1
C2 VT4
VD2 VD4
电力电子技术
双向DCDC
ii
Ui
Ui ii
VD1
VD2
VD1
VD2
VT1
L1
VT2 L2
io Uo
io
+
-
VT1
L1
VT2 L2
➢图b为E2＞E1，则电流反向，此时E1接受功率，E2发出功率。
I
I
E1
E2
E1
E2
R
R
a)
b)
两交流电源相连电能传递情况
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
V1
V3
L
VD1
VD 3

u s
a is
+ C
R
ud
b
VD 2
VD4
V2
V4
电压型单相桥式PWM整流电路
➢ 单相电压型桥式PWM整流电路如图所示， 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。
能量正反两个方向的流动。
▪ c为：U静 止AB滞无后功U功 相s率角发d生，器I超s（前StaUti9cs0V°，ar电Ge路n向era交to流r—电S源V送G）出无功功率，这时称 ▪ d：通过对U AB幅值和相位的控制，可以使Is比U 超s 前或滞后任一角度j
电力电子技术 电压型桥式PWM整流电路
u*d + u-d
id PI
i*a,b,c
ia,b,c
sin(t-2k/3) (k=0,1,2)
+ ud 负载
RL ua,ub,uc
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
电力电子技术
PWM整流电路的应用（电池化成）
交流 电网
380V
变压器 380V / 24 V
AC/DC双 向变流器
48V直流母线
io Uo
io
+
-
(Ui-Uo)ton=(Ui+Uo)toff
VT3 VD3
VT4
VT3
VD4
VD3
VT4 VD4
Ui ii
Ui ii
Uo=UiD-Ui(1-D)=Ui(2D-1)
VD1 VT1
L1
VT2 L2
VD2 VT1
VD1 L1
VT2 L2
VD2
io Uo
io
+
-
io Uo
io
+
-
VT3
VT4
电力电子技术
电压型桥式PWM整流电路
V1
V3
L
VD1
VD 3
u s
a is
+ C
R
ud
b
VD 2
VD4
V2
V4
电压型单相桥式PWM整流电路
uab与电网的正弦电压us共同作用于 输入电感L上，产生正弦输入电流is 。us一定时，is幅值和相位仅由uab 中基波幅值及其与us的相位差决定 ，通过控制整流器交流侧的电压
VD1 VD3 VD5
V1
V3
V5
对于正弦波调制的三 相PWM逆变电路来说，
ua ia
当调制度为1时，输出
a
ub
ib L
b
相电压的基波幅值为 C+ R ud Ud/2，故三相电压型
uc ic
PWM整流电路的直流
c
V4
V6
V2
电压应大于相电压峰
值的2倍。
VD4 VD6 VD2
三相电压型PWM整流电路
电力电子技术
PWM整流电路的控制方法
➢ 控制系统组成
双闭环控制系统，外环是直流电压控制环，内环是交流电流 控制环
外环PI调节器的输出为id，id分别乘以和a、b、c三相相电压 同相位的正弦信号，得到三相交流电流的正弦指令信号ia*， ib* 和ic* 。
ia,b,c
u*d + u-d
id PI
i*a,b,c
sin(t-2k/3) (k=0,1,2)
ua, b,c + -
+ ud
电力电子技术 三相三线制APF实验（单相电流参数）
电力电子技术
三相四线制APF
ia
iLa
ib
iLb
ic
iLc
icf ibf iaf
IPM
A+
N
- RLa CLa
B+
N
- RLbCLb
C+
N
RLcCLc
-
Cdc1 Cdc2
电力电子技术
三相四线制APF
ea(t) PLL