脈寬調制整流電路介紹

脈寬調制整流技術具有非常廣闊的應用前景。從功率器件，主電路拓樸和控制方法三個方面對其進行了詳細的介紹，并對其未來發(fā)展進行了預測。
關鍵詞：脈寬調制整流器；功率器件；電路拓撲；控制方法
引言
隨著電力電子技術的迅速發(fā)展，各種電力電子裝置在電力系統(tǒng)、工業(yè)、信息、交通、家庭等眾多領域中的應用日益廣泛。電力電子裝置的非線性，引起網(wǎng)側電流、電壓波形的嚴重畸變，導致了日趨嚴重的諧波污染。相關資料表明，電力電子裝置生產(chǎn)量在未來的十年中將以每年不低于10％的速度遞增，由這類裝置所產(chǎn)生的高次諧波約占總諧波源的70％以上。因此，諧波治理勢在必行。
為了抑制電力電子裝置產(chǎn)生的諧波，功率因數(shù)校正技術應運而生。本文主要對與PWM整流器相關的功率開關器件、主電路拓撲結構和控制方式等進行詳細說明，在此基礎上對PWM整流技術的發(fā)展方向加以探討。
1 功率開關器件
PWM整流器的基礎是電力電子器件，其與普通整流器和相控整流器的不同之處是采用了全控型器件。目前在PWM整流器中得到廣泛應用的電力電子器件主要有如下幾種。
1.1 門極可關斷晶閘管(GTO)
GTO是最早的大功率可關斷器件，是目前阻斷電壓最高和通態(tài)電流最大的全控型器件，已達6kV/6kA的制造水平。它由門極控制導通和關斷，具有通過電流大、通態(tài)電壓低、導通損耗小，dv/dt耐量高等優(yōu)點，在大功率的場合應用較多。但是，GTO的缺點也很明顯，諸如其驅動電路復雜并且驅動功率大，導致關斷時間長，限制了器件的開關頻率；關斷過程中的集膚效應容易導致局部過熱，嚴重情況下使器件失效；為了限制dv/dt，需要復雜的緩沖電路，這些都限制了GTO在各個領域的應用，現(xiàn)在GTO主要應用在中、大功率場合。
1.2 電力晶體管（GTR）
電力晶體管又稱為巨型晶體管，是一種耐高壓、大電流的雙極型晶體管，該器件與GTO一樣都是電流控制型器件，因而所需驅動功率較大，但其開關頻率要高于GTO，因而自20世紀80年代以來，主要應用于中小功率的變頻器或UPS電源等場合。目前其地位大多被絕緣柵雙極晶體管(IGBT)和功率場效應管（PowerMOSFET）所取代。
1.3 功率場效應管（PowerMOSFET）
功率場效應管是用柵極電壓來控制漏極電流的，屬于電壓控制型器件，因此，它的第一個顯著特點是驅動電路簡單，需要的驅動功率小；第二個顯著特點是開關速度快，工作頻率高。另外，PowerMOSFET的熱穩(wěn)定性優(yōu)于GTR。但是PowerMOSFET電流容量小，耐壓低，一般只適用于功率不超過10kW的場合。