單相整流器工作原理 Fed PWM控制的原則

相控整流器是用于電動(dòng)電子電路的電路,這種電路能夠通過(guò)調(diào)控受精者的射擊角度,將AC電壓轉(zhuǎn)換成DC電壓,而Therristors是半導(dǎo)體裝置,可以通過(guò)使用門(mén)信號(hào)調(diào)節(jié)電流流,在各種應(yīng)用中使用了分階段控制的整流器,包括發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器、供暖和照明控制、充電器和電子裝置的電力供應(yīng)。

單相控整流器是使用單一胸腔調(diào)節(jié)器控制當(dāng)前流量的一類(lèi)級(jí)控整流器。 與只允許流向一個(gè)方向的二元整流器不同, 單相控整流器允許雙向控制電流。 通過(guò)調(diào)控胸腔的射擊角度, 輸出電壓和電流可以管理, 使負(fù)載的電源調(diào)控。 單相控整流器在AC發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制和電池充電器中廣泛使用。

Single-Phase Controlled Rectifier

單相控整流器,又稱(chēng)級(jí)控整流器,在電動(dòng)電子應(yīng)用中起著關(guān)鍵作用,這些裝置用于將交替電流(AC)轉(zhuǎn)換成導(dǎo)電流(DC),能夠控制輸出電壓,通過(guò)調(diào)整能夠轉(zhuǎn)換大電流的半導(dǎo)體,即胸腔的點(diǎn)火角度(或相角)來(lái)達(dá)到這一目的。

Half-Wave Controlled Rectifier

半波控制的整流器使用一個(gè)與載荷連成序列的單一胸腔,一旦在輸入AC供應(yīng)正半循環(huán)期間在特定射擊角度觸發(fā),則該胸腔開(kāi)始運(yùn)行,輸出電壓波形由發(fā)射角度和輸入AC電壓振幅決定。通過(guò)調(diào)整射擊角度,平均輸出電壓可以控制,這影響到向載荷輸送的電量。然而,半波控制的整流器的缺點(diǎn)是只使用輸入AC波形的一半,導(dǎo)致高度的調(diào)音扭曲和低功率系數(shù)。

Figure 7: Single-phase half-wave controlled rectifier circuit (top) and waveforms (bottom)

Full-Wave Controlled Rectifiers

全波控制整流器使用兩個(gè)或兩個(gè)以上胸腔整流器,其效率高于半波對(duì)應(yīng)器,這些整流器使用輸入AC供應(yīng)的正和負(fù)半循環(huán),有兩種主要類(lèi)型的全波控制整流器:中點(diǎn)配置和橋梁配置。

Midpoint Configuration

中點(diǎn) 或 中點(diǎn) 配置 中點(diǎn) 或 中點(diǎn) 配置 是 使用 中點(diǎn) 變壓器 和 2 個(gè) 胸腔 的 設(shè)置 。 變壓器 的 二次 刮線(xiàn) 分為 兩半 , 中點(diǎn) 與 負(fù)載 連接 。 您的 胸圍 將 二次 轉(zhuǎn)線(xiàn) 連接 在 二次 刮線(xiàn) 和 負(fù) 負(fù)荷 的 端 。 通過(guò) 相繼 觸發(fā) 胸圍 , 校正 校正 的 在 輸入 AC 供應(yīng) 的 正 和 負(fù) 半 周期 進(jìn)行 , 通過(guò) 調(diào)整 射擊 角度 控制 輸出 。 然而, 此配置 的 缺點(diǎn)是 需要 中點(diǎn) 上 的 變壓器 , 其 成本 和 繁瑣 。

Figure 8: Single-phase full-wave controlled rectifier with midpoint configuration - circuit (top) and waveforms (bottom)

Bridge Configuration

橋形配置是一種分階段控制的整形器,它使用在橋頂?shù)匦沃信帕械乃母叵佟?這樣就不再需要一個(gè)中央掛起的變壓器,使它成為一個(gè)更緊湊和更具成本效益的設(shè)計(jì)。 在橋形配置中,正半循環(huán)期間,兩對(duì)對(duì)立的對(duì)立體行為,在負(fù)半循環(huán)期間,另外兩對(duì)面的對(duì)立體行為。 通過(guò)調(diào)整胸口的射擊角度,輸出電壓可以被控制。 與中點(diǎn)配置相比, 橋形變壓器有若干優(yōu)點(diǎn), 包括更高的效率、更好的功率因素和較低的調(diào)力扭曲。

Figure 9: Single-phase full-wave controlled rectifier in the bridge configuration - circuit (top) and waveforms (bottom)

單階段控制校正器的性能是根據(jù)平均輸出電壓、輸出電流、波紋系數(shù)、功率系數(shù)和完全調(diào)和扭曲等參數(shù)進(jìn)行評(píng)估的。 調(diào)整射擊角度的控制技術(shù)包括常態(tài)射擊角度控制、整體循環(huán)控制以及脈沖寬調(diào)制。

Constant Firing Angle Control

常態(tài)射擊角度控制是一種技術(shù),在整治過(guò)程中,使圣靈信徒的射擊角度固定不變,這是調(diào)節(jié)平均輸出電壓的直截了當(dāng)?shù)姆椒?但可能導(dǎo)致動(dòng)力因素和口音扭曲問(wèn)題,特別是在低輸出電壓水平上。

Integral Cycle Control

集成循環(huán)控制是一種控制輸出電壓的方法,它通過(guò)開(kāi)關(guān)胸腔和關(guān)機(jī)來(lái)控制固定數(shù)量的完整輸入電壓循環(huán)。這種方法可以幫助改善動(dòng)力因素和減少口音扭曲,但也可能造成大量的輸出電壓和當(dāng)前波紋,從而在某些應(yīng)用中造成更多的噪音和意外影響。

Pulse-Width Modulation

Pulse-width 調(diào)制法(PWM)是一種先進(jìn)的控制技術(shù),用于動(dòng)態(tài)地改變胸腔的射擊角度,以達(dá)到理想的輸出電壓波形。通過(guò)仔細(xì)選擇射擊角度,PWM可以盡量減少調(diào)制曲解,改善功率系數(shù),并提供更好的輸出電壓調(diào)節(jié)。然而,PWM控制的校正器需要更復(fù)雜的控制電路,可能需要先進(jìn)的數(shù)字控制器或微處理器。

Applications of Single-Phase Controlled Rectifiers

單相控整流器在一系列領(lǐng)域,包括電池充電、變速機(jī)動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)器、電子裝置的電力供應(yīng)、電動(dòng)車(chē)輛充電站等,都有廣泛的應(yīng)用。 由于它們有能力調(diào)節(jié)輸出電壓和處理高功率電,這些整流器適合各種工業(yè)、商業(yè)和住宅應(yīng)用。

最后,必須指出,單階段控制修正裝置由于能夠高效率和準(zhǔn)確地將空調(diào)功率轉(zhuǎn)換為DC功率,在電力電子設(shè)備中廣泛使用單一階段控制修正裝置。 工程師們可以利用其對(duì)操作原則、性能參數(shù)和控制技術(shù)的知識(shí),在一系列應(yīng)用中設(shè)計(jì)和實(shí)施這些裝置。 隨著技術(shù)和控制戰(zhàn)略的繼續(xù)推進(jìn),單階段控制修正裝置仍將是滿(mǎn)足現(xiàn)代電力系統(tǒng)需求的關(guān)鍵組成部分。

Semi/Dual/Full/ Series Converters

根據(jù)用于控制輸出電壓的轉(zhuǎn)換器類(lèi)型,單相控整流器可分為幾類(lèi),這些類(lèi)別包括半對(duì)流器、雙電、全電和序列轉(zhuǎn)換器。

Single-Phase Dual-Converters

雙向轉(zhuǎn)換器屬于單相控整流器類(lèi)別,能夠向負(fù)負(fù)向負(fù)向負(fù)向負(fù)向負(fù)向負(fù)向負(fù)向向負(fù)向向負(fù)向向向負(fù)向向向負(fù)向向向負(fù)向向向向向向負(fù)向向向向向向向向向向向向向向投電,使兩向轉(zhuǎn)換器比半波轉(zhuǎn)換器更具有多功能性,雙向轉(zhuǎn)換器由兩個(gè)轉(zhuǎn)換器組成,一個(gè)作為整流器,另一個(gè)作為反向轉(zhuǎn)換器,使兩向轉(zhuǎn)換器能夠用于需要雙向電流的應(yīng)用程序。此外,雙向轉(zhuǎn)換器是專(zhuān)門(mén)為四平方操作設(shè)計(jì)的,通常用于可逆和可變速的DC驅(qū)動(dòng)器。

第一個(gè)象限用于前方馬達(dá),其中轉(zhuǎn)換器 1 以正向模式在上方,而胸腺的射擊角度低于90度。第二個(gè)象限用于再生制動(dòng),其中轉(zhuǎn)換器 2 以反向模式在上方,而胸腺的射擊角度大于90度。第三個(gè)象限用于反向馬達(dá),其中轉(zhuǎn)換器 2 以正向模式在上方,而胸腺的射擊角度低于90度。第四個(gè)象限用于再生制動(dòng)制動(dòng),其中轉(zhuǎn)換器 1 以反向模式在上方,而胸腺的射擊角度大于90度。

雖然雙重轉(zhuǎn)換器具有更大的多功能性和雙向電流,但其復(fù)雜性和部件要求的提高使其比半轉(zhuǎn)換器和單階段全波控制的全波控制整變器更昂貴和復(fù)雜,此外,雙重轉(zhuǎn)換器可能會(huì)在輸入電流中造成更高程度的調(diào)和扭曲,導(dǎo)致傳輸和配電系統(tǒng)增加電力損失,以及電磁干擾問(wèn)題,因此,仔細(xì)評(píng)估各種整變器類(lèi)型之間的權(quán)衡對(duì)設(shè)計(jì)高效和高性能電子系統(tǒng)至關(guān)重要。

Single-Phase Semi-Converters

單相半轉(zhuǎn)換器由兩個(gè)胸腔或立方體和兩個(gè)二極管組成。 立方體作為固態(tài)開(kāi)關(guān),使流向一個(gè)方向流動(dòng), 當(dāng)觸發(fā)時(shí), 這些裝置也被稱(chēng)為“ 胸腔”。 在單相半轉(zhuǎn)換器中, 一個(gè)二極管和一個(gè) SCR 控制著AC 輸入電壓的正半循環(huán), 另一個(gè)二極管和 SCR 控制著負(fù)半循環(huán)。 發(fā)送到負(fù)半循環(huán)的平均DC電壓可以通過(guò)控制觸發(fā)脈沖到 SCR 的時(shí)間來(lái)調(diào)整。 SCR 的導(dǎo)向角度是您心室處于前向偏向狀態(tài)的期間, 進(jìn)行當(dāng)前。 與 AC 波形零中轉(zhuǎn)點(diǎn)相關(guān)的胸腔觸發(fā)脈動(dòng)的時(shí)間決定著導(dǎo)角度, 可以通過(guò)調(diào)整觸發(fā)脈沖的時(shí)間來(lái)修改該角度, 從而控制發(fā)往負(fù)載的DC平均電壓。

半置換器提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法來(lái)控制用兩個(gè) SRR 和兩個(gè)二極管交付給一個(gè)負(fù)荷的DC電壓。但是,它們的輸出電壓限制在峰值輸入電壓的64%(將在下面的偏移中解釋),而交付給負(fù)荷的平均DC電壓低于全波校正器的電壓。如果峰值輸入電壓被指定為 V ,則其輸出電壓將限制在峰值輸入電壓的64%(將在下面的偏移中解釋),而交付給負(fù)荷的平均DC電壓將低于全波校正器的電壓。P,以及SCR作為α的發(fā)射角度,輸出電壓的平均值等于:

因此,最大輸出電壓是:

單階段半轉(zhuǎn)換器只進(jìn)行一個(gè)象限操作,在I象限內(nèi)前行機(jī)動(dòng),在設(shè)計(jì)動(dòng)力電子系統(tǒng)以確保最佳性能和效率時(shí),必須仔細(xì)考慮不同類(lèi)型矯正器之間的權(quán)衡。

Single-Phase Full Converters

單階段完整轉(zhuǎn)換器使用4個(gè) SCR 提供恒定的DC輸出電壓。 與雙轉(zhuǎn)換器一樣,全轉(zhuǎn)換器提供不間斷的輸出電壓,支持雙向電流。 隨著4個(gè) SCR 的安裝,全轉(zhuǎn)換器能夠?yàn)锳C 輸入電壓的正和負(fù)半循環(huán)提供連續(xù)輸出電壓。

完全轉(zhuǎn)換器在兩個(gè)象限內(nèi)運(yùn)行:I象限內(nèi)的前向運(yùn)動(dòng)和IV象限內(nèi)的反向制動(dòng)。在前向運(yùn)動(dòng)中,輸入電壓適用于與輸出電壓相同的極值的負(fù)載。在反向制動(dòng)時(shí),輸入電壓適用于與輸出電壓相對(duì)的極值的負(fù)載,允許負(fù)載將能量作為熱能消散或?qū)⒛芰糠祷仉娫础＿@樣,完全轉(zhuǎn)換器就適合應(yīng)用諸如DC發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器等應(yīng)用程序,即機(jī)動(dòng)和制動(dòng)操作需要雙向電流。

單相全轉(zhuǎn)換器可以在兩個(gè)方位內(nèi)操作:前向運(yùn)動(dòng)的第一個(gè)方位(I)和反向制動(dòng)的第四個(gè)方位(IV)。在第一個(gè)方位操作中,輸入電壓以與輸出電壓相同的極度提供給負(fù)載,而在第四個(gè)方位操作中,輸入電壓作為輸出電壓適用于對(duì)極的負(fù)載。這使得負(fù)載能夠?qū)⒛芰孔鳛闊崃颗懦?或?qū)⒛芰糠祷氐诫娫?使完全轉(zhuǎn)換器能夠理想地用于雙向電流應(yīng)用,如需要機(jī)動(dòng)和制動(dòng)操作的DC汽車(chē)驅(qū)動(dòng)器。

完全轉(zhuǎn)換器提供雙向電流和連續(xù)輸出電壓,需要4個(gè)電解碼和額外的控制電路。 完全轉(zhuǎn)換器可以在輸入電流中產(chǎn)生更高程度的調(diào)和扭曲,這可能導(dǎo)致增加電流損失和電磁干擾等問(wèn)題,因此,在設(shè)計(jì)電動(dòng)電子系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)最佳效率和性能時(shí),必須認(rèn)真評(píng)價(jià)不同類(lèi)型整潔器之間的取舍。

Single-Phase Series Converters

系列轉(zhuǎn)換器混合使用半轉(zhuǎn)換器和雙轉(zhuǎn)換器,提供正和負(fù)輸出電壓,包括兩個(gè)半轉(zhuǎn)換器和一個(gè)連成系列的雙轉(zhuǎn)換器,在需要高功率和精確控制輸出電壓的應(yīng)用中,通常使用序列轉(zhuǎn)換器。

Three-Phase Controlled Rectifiers

三相控整流器是用于將三相AC功率轉(zhuǎn)換為DC功率的電動(dòng)電子設(shè)備中廣泛使用的一個(gè)組件。這些整流器在電源、可變速度驅(qū)動(dòng)器和電動(dòng)控制器等不同領(lǐng)域都能找到應(yīng)用。三相控整流器的基本配置包括由橋狀表層排列的六個(gè)二極管,與導(dǎo)管或其他半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)同時(shí)連接,以調(diào)節(jié)整流器的輸出電壓。有兩大類(lèi)三相控整流器:六波和十二波整流器。六波整流器是最簡(jiǎn)單、最常用的。三相控整流電路的每個(gè)階段都有三根導(dǎo)管,按順序發(fā)射,以產(chǎn)生脈沖輸出電壓。然后,輸出電壓通過(guò)過(guò)濾電容器平滑,產(chǎn)生DC電壓。

Figure 10: Three-Phase 6-Pulse Full-Wave Controlled Rectifier

另一方面,12個(gè)脈沖整流器有2個(gè)6個(gè)脈沖整流器同時(shí)連接,以產(chǎn)生更順暢的DC輸出電壓。它們需要一個(gè)更復(fù)雜的控制系統(tǒng)來(lái)同步兩個(gè)脈沖整流器。

Figure 11: Three-Phase 12-Pulse Full-Wave Controlled Rectifier

三階段控制的整變器比單階段控制的整變器具有若干優(yōu)勢(shì),包括高功率輸出、低調(diào)扭曲和更高的效率,但是,它們更為復(fù)雜,需要更先進(jìn)的控制系統(tǒng),此外,它們需要更多半導(dǎo)體開(kāi)關(guān),這可以增加整變電路的成本。

Input Current Harmonic Distortion

工業(yè)應(yīng)用中廣泛使用三相控校正器,因?yàn)樗鼈兡軌蛱峁┛烧{(diào)適的DC電壓,且能變換電力。不過(guò),這些校正器在輸入當(dāng)前調(diào)和曲解方面有很大的缺點(diǎn)。校正電路的非線(xiàn)性導(dǎo)致輸入電流中含有可造成動(dòng)力系統(tǒng)干擾、對(duì)其他連接設(shè)備性能產(chǎn)生不利影響的調(diào)和電流。完全的調(diào)和扭曲(THD)因子可用于測(cè)量輸入中的調(diào)和電流扭曲。THD因子表示輸入流的調(diào)和值與基本頻率組成部分的RMS值之比。高的THD因子可造成電壓扭曲、降低功率質(zhì)量和增加功率損失。

因此,必須盡量減少高分辨率因子,以提高動(dòng)力系統(tǒng)的性能和可靠性,可以采用不同的控制戰(zhàn)略,減少三相控制的整治器,如口腔注射、脈沖跳和空間矢量調(diào)制等,輸入時(shí)時(shí)的調(diào)和扭曲。

Output Ripple Voltage

三相控整流器中的輸出波變電壓是指DC輸出電壓與其預(yù)期恒定值的波動(dòng)。這種波變電壓是被糾正的輸出波形脈沖性質(zhì)造成的,而這種波變電壓的產(chǎn)生是由于原主的調(diào)換動(dòng)作造成的。

三相控整流器中輸出波紋電壓的振幅與負(fù)電流和AC輸入電壓的頻率直接成正比。因此,如果負(fù)電流增加或輸入電壓頻率降低,輸出波電壓的振幅也會(huì)增加。波紋電壓的增加降低了DC輸出電壓的總體質(zhì)量。

為了減少三相控制整流器的輸出波紋電壓,使用了各種技術(shù),如電能、感應(yīng)和LC過(guò)濾技術(shù),這些過(guò)濾技術(shù)使用被動(dòng)部件,包括電容器和感應(yīng)器,以平滑DC輸出波形的脈沖,降低輸出波波的振幅。

過(guò)濾技術(shù)的選擇取決于具體應(yīng)用和所需的波紋降低水平。 能力過(guò)濾是一種簡(jiǎn)單和成本效率高的方法,但在減少高波調(diào)調(diào)調(diào)方面效果較差。 感應(yīng)過(guò)濾在減少高波調(diào)調(diào)調(diào)調(diào)方面更加有效,但更復(fù)雜和昂貴。 LC過(guò)濾提供最高水平的波紋降低,同時(shí)也是最復(fù)雜和昂貴的過(guò)濾技術(shù)。

減少產(chǎn)出波紋電壓對(duì)于在三階段控制的整流器中維持穩(wěn)定、一致的DC輸出電壓至關(guān)重要,采用過(guò)濾技術(shù)可以有效降低輸出波紋電壓的振幅,提高DC產(chǎn)出電壓的總體質(zhì)量。

Efficiency

效率是三階段控制修正器設(shè)計(jì)和操作中的一個(gè)關(guān)鍵因素,修正效率被定義為DC輸出功率與總輸入功率之比。 在三階段控制修正器中,若干因素可以影響效率,如使用的控制策略、負(fù)載特性和切換頻率。

在產(chǎn)出電壓和電流不變、損失最小化的情況下,通常能達(dá)到最高整流效率,但在實(shí)際應(yīng)用中,輸出電壓和電流可能不固定,而整流可能因轉(zhuǎn)換、導(dǎo)電和其他因素而蒙受損失,為了提高效率,必須減少整流電路的損失。

使用諸如脈波調(diào)制(PWM)控制等高頻開(kāi)關(guān)方案可以減少開(kāi)關(guān)損失,提高整變器的效率,從而降低損失。 此外,采用軟開(kāi)關(guān)技術(shù),如共振開(kāi)關(guān),可以降低開(kāi)換裝置的電壓和電流壓力,提高整變器的總體效率。

必須牢記,三階段控制整變器的效率可能根據(jù)負(fù)荷條件而波動(dòng)。 例如,電路的閑置損失會(huì)大大降低低負(fù)荷條件下的效率。 因此,在設(shè)計(jì)和操作三階段控制整變器時(shí)必須考慮到負(fù)荷條件,以?xún)?yōu)化其效率。

Semi / Dual / Full / Series Converters

Three-Phase Semi-Converters

三相半置換器(也稱(chēng)為半控轉(zhuǎn)換器)利用二極管和胸腔修補(bǔ)三相AC電壓。這些轉(zhuǎn)換器包括由三個(gè)二極管和三個(gè)胸腔組成的橋形構(gòu)件。用一個(gè)特定角度射出胸腔,可以控制通過(guò)負(fù)載的流。半置換器通常用于需要單向電流并具有感應(yīng)負(fù)荷的應(yīng)用程序,如充電器和DC發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

三階段半對(duì)口器的優(yōu)點(diǎn)包括:

簡(jiǎn)單電路比全換式電路簡(jiǎn)單,降低了總成本。

與單相向轉(zhuǎn)換器相比,平滑輸出電壓波形和減少口音。

然而,三階段半轉(zhuǎn)換器的輸出流不連續(xù),可能需要額外的過(guò)濾。

Three-Phase Full Converters

三相全交換器與半對(duì)換器不同,它使用6個(gè)橋狀胸桿來(lái)完全控制糾正過(guò)程。通過(guò)調(diào)整胸圍的射擊角度,輸出電壓可以精確控制。這些轉(zhuǎn)換器對(duì)于需要雙向電流和準(zhǔn)確電壓控制的應(yīng)用程序是理想的,例如再生制動(dòng)系統(tǒng)、可變頻驅(qū)動(dòng)器和高功率電池充電器。

三階段全對(duì)口器的優(yōu)點(diǎn)包括:

連續(xù)和可控輸出流。

加強(qiáng)對(duì)輸出電壓和功率因素的控制。

雙向電力流動(dòng)提高了效率。

然而,與半轉(zhuǎn)換器相比,全轉(zhuǎn)換器的口音含量較高,需要更復(fù)雜的控制電路。

Three-Phase Dual-Converters

三階段雙交換器由兩個(gè)三階段全交換器組成,可以平行或連續(xù)連接,使四平方形操作得以進(jìn)行。有了這種配置,轉(zhuǎn)換器不僅可以控制輸出電壓強(qiáng)度,還可以控制極度,這使得它適用于需要快速方向逆轉(zhuǎn)或動(dòng)態(tài)扭扭控制的應(yīng)用,如大型起重機(jī)、電梯或電動(dòng)車(chē)輛。

三階段雙對(duì)口器的優(yōu)點(diǎn)包括:

四平方形操作,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)托盤(pán)和速度進(jìn)行更大的控制。

雙向電流,使再生制動(dòng)系統(tǒng)能恢復(fù)能源。

由于獨(dú)立控制電壓和極化,增強(qiáng)動(dòng)態(tài)反應(yīng)能力。

然而,與其他類(lèi)型的受控矯正器相比,三階段雙向交換器更為復(fù)雜和昂貴,因此適合高性能應(yīng)用,而精確控制和快速反應(yīng)是必不可少的。

Advanced Control for Harmonic Reduction and Power Factor Improvement

Extinction Angle Control

切除角控制是一種電動(dòng)電子技術(shù),用于增強(qiáng)電源系數(shù)和減少空調(diào)電源系統(tǒng)中的調(diào)力扭曲,通常用于空調(diào)電壓調(diào)節(jié)器和空調(diào)發(fā)動(dòng)機(jī)速度控制器,這種方法涉及在空調(diào)波形每半個(gè)周期的受控校正電路中推遲胸腔醫(yī)生的開(kāi)關(guān)時(shí)間,延遲被稱(chēng)為消亡角度,通過(guò)調(diào)整,可以調(diào)節(jié)向負(fù)載輸送的電力,從而改進(jìn)電源系數(shù)并減少口音扭曲。

電離角控制是調(diào)控空調(diào)電壓調(diào)節(jié)器輸出電壓的有用方法,特別是在高功率應(yīng)用方面,它使調(diào)壓器能夠保持穩(wěn)定的輸出電壓,盡管負(fù)荷發(fā)生變化,同時(shí)將動(dòng)力因素和調(diào)力扭曲保持在可接受的水平上。 這一技術(shù)是電動(dòng)電子工程師的寶貴工具,因?yàn)樗芴岣咝?、提高電力質(zhì)量和盡量減少電磁干擾,所有這些都對(duì)現(xiàn)代電力系統(tǒng)至關(guān)重要。

Symmetrical Angle Control

在電源系統(tǒng)中使用對(duì)稱(chēng)角度控制可以增強(qiáng)功率系數(shù)并減少口音。 基本上,這一方法涉及管理電源轉(zhuǎn)換器(如胸腔轉(zhuǎn)換器或 IGBTs ) 內(nèi)切換裝置的時(shí)間,以保證輸入時(shí)的波形模擬輸入電壓波形。 這一過(guò)程可以改善系統(tǒng)內(nèi)的功率系數(shù)并減少口音。

在對(duì)稱(chēng)角度控制中,切換裝置的實(shí)時(shí)和非實(shí)時(shí)調(diào)整對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)期輸入當(dāng)前波形至關(guān)重要,這種調(diào)整通常是通過(guò)修改電壓與當(dāng)前波形之間的相位角或延遲來(lái)進(jìn)行,后者也稱(chēng)為射線(xiàn)或?qū)Ь€(xiàn)角。精確控制射擊角可以使輸入的當(dāng)前波形成形成像,以達(dá)到更大的正弦形形狀,從而減少聲波扭曲。

對(duì)角控制是機(jī)動(dòng)車(chē)驅(qū)動(dòng)器等高功率應(yīng)用中經(jīng)常采用的一種技術(shù),主要用于提高系統(tǒng)效率和盡量減少電磁干擾,是一種復(fù)雜的控制方法,需要復(fù)雜的控制算法和對(duì)切換裝置的精確時(shí)間控制,不過(guò),如果應(yīng)用得當(dāng),對(duì)稱(chēng)角度控制可顯著地提高功率系數(shù)和減少口音扭曲。

Constant Voltage Control

恒定電壓控制是一種技術(shù),用于規(guī)范固定值的校正功率輸出DC伏,而不論輸入 AC 電壓或負(fù)荷條件的變化如何,這是使用一個(gè)反饋循環(huán)實(shí)現(xiàn)的,該循環(huán)不斷監(jiān)督輸出DC 電壓并調(diào)整其以維持理想值。通常,電壓調(diào)節(jié)器用于實(shí)施恒定電壓控制,該控制器接收校正電壓輸出DC 電壓作為輸入,并將其與代表預(yù)期輸出電壓的參考電壓進(jìn)行比較。如果輸出DC 電壓和引用電壓發(fā)生任何偏差,則電壓調(diào)節(jié)器調(diào)整其輸出,以糾正偏差,并將輸出DC 電壓恢復(fù)到預(yù)期值。

存在兩種主要類(lèi)型的電壓調(diào)控器:線(xiàn)性調(diào)控器和開(kāi)關(guān)調(diào)控器。線(xiàn)性調(diào)控器使用晶體管器控制輸出電壓,而調(diào)控器則使用脈沖寬調(diào)制技術(shù)調(diào)整輸出電壓。每種電壓調(diào)控器都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),選擇取決于具體的應(yīng)用要求。在線(xiàn)性調(diào)控器中,晶體管底部的恒定電壓由制導(dǎo)器二極管提供,需要不間斷的電流。采集器的電流是載電流和制導(dǎo)二極管電流的總和,導(dǎo)致通過(guò)一系列限制阻力器產(chǎn)生不必要的電損耗。

Figure 12: PWM voltage regulator circuit (block diagram)

為消除線(xiàn)性調(diào)節(jié)器固有的效率低下,需要一個(gè)脈沖-寬調(diào)控電路。

三角形/ 三角形/ 三角形( 參考頻率) 由振動(dòng)器生成。 引用電壓與輸出電壓比較。 兩種信號(hào)都會(huì)升到一個(gè)錯(cuò)誤放大器, 放大這些值之間的差異。 由此產(chǎn)生的信號(hào)( 信號(hào)來(lái)自錯(cuò)誤放大器) 將發(fā)送到 Pulse Width Modulator 。 PMW 將由此產(chǎn)生的信號(hào)振幅與振動(dòng)器生成的捕捉儀信號(hào)進(jìn)行比較, 以確定脈沖從電路流流流出來(lái)的時(shí)間 。

輸出電壓使用以下方程計(jì)算:

此處:

Vin- 輸入電壓

Ton- 時(shí)間間隔(一個(gè)周期),誤差放大器發(fā)出的信號(hào)低于振動(dòng)器發(fā)出的信號(hào)。

Toff- 時(shí)間間隔(一個(gè)周期),從錯(cuò)誤放大器發(fā)出的信號(hào)大于振動(dòng)器產(chǎn)生的信號(hào)的時(shí)間隔(一個(gè)周期)

時(shí)間間隔期間 Ton,開(kāi)關(guān)被關(guān)閉。感應(yīng)器開(kāi)始充電并創(chuàng)建磁場(chǎng)。此外,電容器開(kāi)始充電并創(chuàng)建電場(chǎng)。當(dāng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)(在T時(shí)間間隔期間),電容器開(kāi)始充電并創(chuàng)建電場(chǎng)。off輸入器的磁場(chǎng)將崩潰,并導(dǎo)致電流通過(guò)制導(dǎo)器二極管流入地面。 因此,在導(dǎo)引器中儲(chǔ)存的能量將供應(yīng)從地面到V方向的載荷。out電容器的電能將釋放,電流將沿著同一方向通過(guò)負(fù)荷流。如果給定的電流,輸出電壓將保持穩(wěn)定。因此,整個(gè)脈沖足以提供預(yù)期的輸出電壓值。

當(dāng)負(fù)載上升時(shí), 當(dāng)當(dāng)前需求增加時(shí)輸出電壓值將下降。 引用電壓和輸出電壓之間的差值將大于錯(cuò)誤, 錯(cuò)誤電壓將在錯(cuò)誤放大器輸出時(shí)生成。 與 PWM 中的嵌入類(lèi)信號(hào)相比, 總計(jì)電壓值將降低。 因此, 時(shí)間間隔 T 將會(huì)縮短 。off還會(huì)減少,時(shí)間間隔為T(mén)on這意味著導(dǎo)管的磁和電容器電場(chǎng)將足夠大,足以滿(mǎn)足新T期間的載荷需求。off。這樣,當(dāng)負(fù)載增加時(shí),輸出電壓將保持穩(wěn)定。當(dāng)輸入電壓變化時(shí),同樣的做法也適用。

恒定電壓控制是調(diào)控一個(gè)校正器的DC電壓的一個(gè)根本方面,它確保即使在投入的AC電壓波動(dòng)或負(fù)載變化的情況下也具有穩(wěn)定性和可靠性,在需要精確和一致的DC電壓供應(yīng)的應(yīng)用程序中,這一特點(diǎn)尤為關(guān)鍵。

在結(jié)論中,了解持續(xù)電壓控制的原則和實(shí)施對(duì)于設(shè)計(jì)和保持高效和高質(zhì)量的電能電子系統(tǒng)至關(guān)重要,選擇電壓調(diào)節(jié)器對(duì)于實(shí)現(xiàn)預(yù)期的常壓控制水平至關(guān)重要,正確設(shè)計(jì)和控制整形電路對(duì)于確保各種應(yīng)用的可靠運(yùn)作至關(guān)重要。

Constant Current Control

三相二極管整流器的另一個(gè)廣泛使用的控制技術(shù)是恒定的當(dāng)前控制,其目的是保持一個(gè)固定輸出DC,而不論輸入的空調(diào)電壓或裝載條件的變異。

實(shí)現(xiàn)恒定當(dāng)前控制的方法之一是通過(guò)反饋循環(huán)監(jiān)測(cè)直接當(dāng)前輸出并調(diào)整以保持理想值。 此反饋循環(huán)可以與當(dāng)前監(jiān)管者一起實(shí)施, 將輸出直接當(dāng)前值與表示理想輸出值的引用當(dāng)前值進(jìn)行比較。 如果輸出DC與引用當(dāng)前值不同, 監(jiān)管者調(diào)整其輸出以糾正差異, 并將輸出DC恢復(fù)到理想值 。

執(zhí)行恒定當(dāng)前控制的方法是多種多樣的,這取決于應(yīng)用程序的具體需求。 廣泛使用的一種技術(shù)是使用分流調(diào)節(jié)器,這是一個(gè)線(xiàn)性調(diào)節(jié)器,通過(guò)修改分流抵抗器的阻力來(lái)管理輸出流。 另一種方法是使用調(diào)換調(diào)節(jié)器,如一塊錢(qián)轉(zhuǎn)換器或推力轉(zhuǎn)換器,調(diào)整開(kāi)關(guān)晶體管的值周期,以更有效地調(diào)節(jié)當(dāng)前輸出。

與其它控制方法相比,固定的當(dāng)前控制是一種有利的控制戰(zhàn)略,主要在需要精確現(xiàn)行監(jiān)管或涉及高度可變負(fù)荷的應(yīng)用中。 通過(guò)監(jiān)管整治器的輸出流,固定的當(dāng)前控制可以提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性,降低超載或過(guò)熱的風(fēng)險(xiǎn),并更好地防范短路等故障。 此外,固定的當(dāng)前控制可以改善系統(tǒng)的動(dòng)力因子,從而減少總體電力損失,提高能效。

簡(jiǎn)言之,持續(xù)的當(dāng)前控制是三階段二極管整形器的關(guān)鍵控制戰(zhàn)略,特別是在需要精確的現(xiàn)行監(jiān)管或高度可變負(fù)荷的應(yīng)用程序中。 要設(shè)計(jì)和維持高效和高質(zhì)量的電能電子系統(tǒng),就必須熟悉現(xiàn)行控制的原則和執(zhí)行現(xiàn)行控制原則。

Voltage-Fed PWM Control

電壓驅(qū)動(dòng)脈沖寬調(diào)制(PWM)控制是調(diào)控三相二極管整流器的常用方法,其工作原理很簡(jiǎn)單?？刂葡到y(tǒng)使用高頻脈沖生成器來(lái)創(chuàng)建運(yùn)行整變器切換裝置的PWM信號(hào)。脈沖生成器生成的信號(hào)具有恒定頻率和不同值周期,可決定調(diào)換裝置的開(kāi)關(guān)和停放時(shí)間。隨著PWM信號(hào)的值班周期上升,為負(fù)載提供的電壓也會(huì)增加。

實(shí)施電壓驅(qū)動(dòng)PWM控制由兩個(gè)初級(jí)階段組成:脈沖發(fā)電機(jī)和開(kāi)關(guān)裝置。脈沖發(fā)電機(jī)可以通過(guò)使用微控制器的模擬或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)。模擬電路產(chǎn)生鋸齒波形,與創(chuàng)建PWM信號(hào)的參考電壓相比,它產(chǎn)生鋸齒波形。相反,數(shù)字電路利用微控制器和一套預(yù)先確定的算法生成PWM信號(hào)。

電動(dòng)電子應(yīng)用中廣泛使用電動(dòng)脈沖寬度調(diào)控(PWM)控制,PWM控制中使用的開(kāi)關(guān)裝置是該系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分,因?yàn)樗鼈冋{(diào)節(jié)電壓輸出,可采用各種技術(shù)實(shí)施這些開(kāi)關(guān)裝置,包括雙極交接晶體管(BJTs)、金屬氧化物半導(dǎo)體田效晶管(MOSFETs)和隔熱雙極晶管(IGBTs)。

MOSFETs和IGBTs是最常用的轉(zhuǎn)換裝置,在現(xiàn)有技術(shù)中,在電壓驅(qū)動(dòng)的PWM控制中是最常用的轉(zhuǎn)換裝置,其效率高是其原因之一,使它們成為低功率損失應(yīng)用的可取選擇,MOSFETs和IGBTs也擁有快速轉(zhuǎn)換速度,使其能夠在高頻運(yùn)行。

促使這些裝置被廣泛用于電壓驅(qū)動(dòng)的PWM控制的另一個(gè)因素是其容易實(shí)施,MOSFETs和IGBTs具有不同大小和電壓評(píng)級(jí),使其具有多種用途,適應(yīng)不同的應(yīng)用。

高頻 PWM 信號(hào)最大限度地減少輸出電壓波形的調(diào)力扭曲,從而提高效率和減少噪音。 PWM 信號(hào)的可變值值值周期調(diào)節(jié)了輸出電壓,使控制系統(tǒng)能夠在不同的輸入電壓和負(fù)荷條件下維持恒定輸出電壓。

以電壓為基礎(chǔ)的PWM控制在調(diào)控三階段二極管整流器方面特別有效,其優(yōu)點(diǎn)包括提高效率、減少調(diào)音扭曲和精確的輸出電壓管制,使其成為各種電力電子應(yīng)用的流行選擇,了解以電壓為基礎(chǔ)的PWM控制的原則和實(shí)施對(duì)于開(kāi)發(fā)和維護(hù)高質(zhì)量、高效電能電子系統(tǒng)至關(guān)重要。

Current-Fed PWM Control

當(dāng)前版本的脈動(dòng)寬度調(diào)制( PWM) 控制是三相二極管整流器中廣泛使用的控制策略, 它為輸出當(dāng)前輸出提供精確的控制。 它通過(guò)反饋循環(huán)控制輸出流, 該循環(huán)將輸入電壓調(diào)整到校正電路 。

在當(dāng)前Fed PWM 控制器中,對(duì)整流電路的輸入電壓使用一系列共振電路加以控制。 這種共振電路在源和整流器之間插入,并起到緩沖作用。它與輸入電壓的頻率相適應(yīng),而全反振電路的電壓用于控制整流器的切換。這個(gè)控制裝置可以更好地管理輸入電流和電壓,從而提高效率并減少電磁干擾。此外,還有可能設(shè)計(jì)共振電路,以便能夠軟轉(zhuǎn)換,減少開(kāi)關(guān)設(shè)備的壓力并延長(zhǎng)其壽命。當(dāng)前Fed PWM 控制通常用于電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器和電源等高功率應(yīng)用中。為了確保恒定輸出電流,PWM 信號(hào)通過(guò)修改開(kāi)關(guān)信號(hào)的值周期來(lái)控制整流的開(kāi)關(guān)。

生成當(dāng)前Fed PWM 控制中的 PWM 信號(hào)需要持續(xù)監(jiān)測(cè)輸出當(dāng)前值, 并根據(jù)參考當(dāng)前值調(diào)整切換信號(hào)的值周期。 此反饋循環(huán)允許保持恒定輸出當(dāng)前值, 即使輸入電壓或載荷發(fā)生變化 。

與控制三相二極管整形器的其他方法相比,當(dāng)前Fed PWM控制提供了高效率、低調(diào)扭曲和對(duì)輸出流的準(zhǔn)確控制,這有助于減少整形電路對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)的影響,但這種方法有一些限制,需要使用共振電路,作為緩沖,并適應(yīng)輸入電壓頻率,以控制整形器的切換。實(shí)施共振電路可能具有挑戰(zhàn)性且費(fèi)用高昂。此外,系統(tǒng)輸出電流的穩(wěn)定可能受到負(fù)荷變化的影響,這可能會(huì)限制其在某些應(yīng)用中的可靠性。

最后,當(dāng)前Fed PWM控制是三階段二極管修正器的有效控制方法,它提供準(zhǔn)確的輸出當(dāng)前控制和高效率,但其應(yīng)用可能復(fù)雜,且容易發(fā)生負(fù)荷變化,因此,必須理解當(dāng)前Fed PWM控制的原則和實(shí)施,以設(shè)計(jì)和維護(hù)高效電源電子系統(tǒng)。

SPWM Control

在SPWM中,參考波形可與高頻三角波形作比較,兩種波形之間的差異用于產(chǎn)生一系列寬度不等的脈沖。這些脈沖隨后應(yīng)用到開(kāi)關(guān)裝置,如MOSFETs或IGBTs,以控制輸出電壓或當(dāng)前波形。SPWM通過(guò)調(diào)整參考波形和載體波形的振幅和頻率,可以產(chǎn)生高品質(zhì)的正弦波形,盡量減少調(diào)頻扭曲和高功率系數(shù)。SPWM在發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器和可再生能源系統(tǒng)等應(yīng)用中特別有用,因?yàn)樗梢源蟠筇岣唠妱?dòng)電子系統(tǒng)的效率和可靠性。

責(zé)任編輯：彭菁