脈寬調(diào)制整流電路簡(jiǎn)介

間接電流控制引入一個(gè)電壓環(huán)，由電壓環(huán)得到一個(gè)與整流電路輸出功率相匹配的輸入電流幅值給定。再經(jīng)過兩個(gè)乘法器轉(zhuǎn)換成輸入電流的有功分量i_p和無功分量i_q，分別經(jīng)R和ω_L環(huán)節(jié)后轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)再與電源電壓相減后，便得到給定電壓調(diào)制信號(hào)，最后與三角波比較產(chǎn)生控制用的PWM信號(hào)，控制主電路的工作。這種控制方式的電路簡(jiǎn)單，但由于缺少了電流環(huán)，響應(yīng)速度受到一定程度的影響；另外，用到了電路參數(shù)R及L，電路參數(shù)與給定參數(shù)一致性較差，也會(huì)影響控制的精度。

3.2 直接電流控制

與間接電流控制相反，在控制電路中引入交流輸入電流反饋信號(hào)，對(duì)輸入電流進(jìn)行直接控制，稱為直接電流控制。根據(jù)電流跟蹤方法的不同，直接電流控制可分為滯環(huán)電流比較法控制、定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制和三角波電流比較法控制等。

3.2.1 滯環(huán)電流比較法控制

圖7所示為滯環(huán)電流比較法控制的原理圖。以其中A相進(jìn)行說明，基本工作原理是電壓調(diào)節(jié)器輸出與和電源電壓同相位的單位正弦信號(hào)相乘得到A相電流參考信號(hào)i_A＊，i_A＊再與檢測(cè)到的A相電流信號(hào)i_A比較，經(jīng)過滯環(huán)產(chǎn)生PWM調(diào)制波，對(duì)各開關(guān)器件進(jìn)行控制，達(dá)到控制電流與電壓完全同相或反相的目的。

圖7 滯環(huán)電流比較法控制原理圖

滯環(huán)電流比較法控制實(shí)現(xiàn)很方便，控制簡(jiǎn)單，且控制誤差可由滯環(huán)寬度調(diào)節(jié)，若設(shè)計(jì)合適可達(dá)到較高的控制精度，故實(shí)際應(yīng)用較廣。在使用中，器件開關(guān)頻率取決于滯環(huán)寬度，導(dǎo)致器件的開關(guān)頻率較大，造成器件選擇較難且濾波器的設(shè)計(jì)復(fù)雜。

3.2.2 定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制

圖8所示為定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制的原理圖。定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制與滯環(huán)電流比較法控制類似，都包括電壓、電流反饋且PWM調(diào)制波產(chǎn)生方法也相同。不同之處是，引入時(shí)鐘信號(hào)定時(shí)將反饋電流與指令電流進(jìn)行比較，產(chǎn)生PWM調(diào)制波控制開關(guān)器件的通斷，保證電壓、電流的同相位，且器件的開關(guān)頻率固定。

圖8 定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制原理圖

定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制可有效克服滯環(huán)電流控制開關(guān)頻率變化的缺點(diǎn)，使開關(guān)頻率固定，但電流跟蹤誤差受到電網(wǎng)電壓影響，且控制電路要比滯環(huán)電流比較法復(fù)雜。

3.2.3 三角波電流比較法控制

圖9所示為三角波電流比較法控制的原理圖。與前面兩種控制方法類似，電路中也包括電流滯環(huán)和電壓環(huán)，電流指令由電壓環(huán)PI輸出和一個(gè)與電壓同相的單位正弦信號(hào)相乘得到，指令電流和反饋電流經(jīng)電流調(diào)節(jié)器后與三角波信號(hào)比較后，得到控制用PWM調(diào)制波，控制開關(guān)器件的通斷，實(shí)現(xiàn)輸出電流跟蹤指令電流。

圖9 三角波電流比較法控制原理圖

三角波電流比較法控制也具有開關(guān)頻率固定的優(yōu)點(diǎn)，且單一橋臂的開關(guān)控制互補(bǔ)，為建模分析提供了方便，從而可方便地實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的諧波分析；在結(jié)構(gòu)上，其控制電路比定時(shí)瞬時(shí)電流比較法控制簡(jiǎn)單，因而具有廣闊的應(yīng)用前景。

在直接電流控制中直接檢測(cè)交流側(cè)電流信號(hào)加以控制，系統(tǒng)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，但檢測(cè)量過多，控制復(fù)雜。間接電流控制從穩(wěn)態(tài)相量關(guān)系出發(fā)進(jìn)行電流控制，盡管動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，但其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、檢測(cè)量少、控制簡(jiǎn)單、概念清晰的特點(diǎn)，可得到最優(yōu)的性能價(jià)格比。

4 結(jié)語

通過上述分析，PWM整流技術(shù)的應(yīng)用會(huì)越來?廣泛，其發(fā)展也會(huì)呈現(xiàn)出多種趨勢(shì)，但主要?dú)w結(jié)為三個(gè)方面：功率器件、主電路拓樸和控制方法。

1）新型全控型器件的發(fā)展器件是PWM整流技術(shù)賴以實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，新技術(shù)的出現(xiàn)和新材料的應(yīng)用，必然會(huì)產(chǎn)生更新、更好的功率器件，從而推動(dòng)PWM整流技術(shù)的發(fā)展。

2）主電路拓樸PWM整流器的最大優(yōu)勢(shì)就是對(duì)電網(wǎng)的影響較小，為了進(jìn)一步降低影響，提高功率因數(shù)，人們必然會(huì)對(duì)整流器的拓樸結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)五電平、七電平結(jié)構(gòu)，隨著功率器件和應(yīng)用水平的提高，必然會(huì)有更新、更好的電路拓樸結(jié)構(gòu)出現(xiàn)。

3）控制方法一方面，主電路拓樸的多樣化，必然會(huì)引起控制方法的變異，甚至?xí)a(chǎn)生更新、更簡(jiǎn)單的控制方法；另一方面，現(xiàn)代控制理論和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展也為新的方法的出現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，現(xiàn)在狀態(tài)反饋控制、變結(jié)構(gòu)控制已經(jīng)開始應(yīng)用到PWM整流器的控制中來。