论文（设计）撰写指导
文献综述
题 目： 单相电压型PWM整流电路原理分
析与仿真
学 院： 人 民 武 装 学 院 专 业： 电子信息科学与技术 班 级： 2013级 （专升本） 学 号： 1320070193 学生姓名： 丁 武 荣 指导教师： 王 代 强
2014年 7 月15 日
单相电压型PWM整流电路原理分析与仿真
在生活中很多地方往往要用到直流电源来供电， 直流电源是能够维持电路中形成稳恒电流的装置，所以直流电源在生活中的地位也非常重要，但是在生活中用到的电源，往往是交流电，怎样将交流电转换成直流电呢？那就需要整流电路来实现。整流电路（rectifying circuit）把交流电能转换为直流电能的电路。大多数整流电路由变压器、整流主电路和滤波器等组成。它在直流电动机的调速、发电机的励磁调节、电解、电镀等领域得到广泛应用。整流电路通常由主电路、滤波器和变压器组成。20世纪70年代以后，主电路多用硅整流二极管和晶闸管组成。滤波器接在主电路与负载之间，用于滤除脉动直流电压中的交流成分。整流电路的作用是将交流降压电路输出的电压较低的交流电转换成单向脉动性直流电，这就是交流电的整流过程，整流电路主要由整流二极管组成。经过整流电路之后的电压已经不是交流电压，而是一种含有直流电压和交流电压的混合电压。习惯上称单向脉动性直流电压。 传统的整流电路中，晶闸管相控整流电路的输入电流滞后于电压，其滞后角随着触发角的增大而增大，位移因数也随之降低。同时输入中谐波分量也相当大，因此功率因数很低。而二极管不控整流电路虽然位移因数接近于1，但输入电流中谐波分量很大，功率因数也较低。传统低频整流电路存在的问题【1】
PWM整流电路是采用脉宽调制技术和全控型器件组成的整流电路，能有效地解决传统整流电路存在的问题。通过对PWM整流电路进行有效的控制，选择合适的工作模式和工作时序，从而调节了交流侧电流的大小和相位，使之接近正弦波并与电网电压同相或反相，不但有效地控制了电力电子装置的谐波问题，同时也使得变流装置获得良好的功率因数。PWM(Plll∞Width Modulation)控制就是脉宽调制技术：即通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效的获得所需要的波形(含形状和幅值)。PWM的一个优点是从处理器到被控系统信号都是数字形式的，无需进行数模转换【2】。 PWM整流器种类较多,根据输入交流电源相数分为单相和三相P W M整流电路;按主电路结构分为单开关与多开关型;根据PWM整流器直流侧电能输出环节的不同,又可以将PWM整流器分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器;按桥路结构可分为半桥电路和全桥电路;另外,还有新型的三电平PWM整流
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器等。 PWM 整流电路的控制方法有直接电流控制和间接电流控制两种。直接电流控制引入交流输入电流反馈实行闭环控制，其电流指令运算电路比不引入交
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流输入电流反馈的间接电流控制简单，因此，本文采用直接电流控制方法。单相电压型PWM整流电路与三相整流电路相比较，三相电压型PWM 整流器的工作原理，它具有高功率因数，低谐波污染等显著优点，必将在节能降耗，改善供电质
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量方面起到巨大的应用。单相电压型PWM整流电路的结构图如下：
其工作原理：图2是单相PWM电压型整流电路的运行方式相量图，U，。(￡)设为交流侧电压U，(￡)的基波分量，iⅣ。(￡)为电流iN(￡)的基波分量，忽略电网电阻的条件下，对于基波分量，有下面的相量方程成立，即：UN—n。+jwLNJN。(1)可以看出，如果采用合适的PWM方式，使产生的调制电压与网压同频率，并且调节调制电压，以使得流出电网电流的基波分量与网压相位一致或正好相反，从而使得PWM整流器工作在如图2所示的整流或逆变的不同工况，来完成能量的双向
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流动。
这就是单相电压型PWM整流电路原理。
随着PWM整流技术的日趋完善，其应用越来越受到重视[7]。为了给横向磁通电动机研制更好的直流电源，本文针对单相电压型全桥PWM整流器，采用电流滞环控制策略，并运用双零点典型Ⅱ型方法对PID调节器进行参数设计。PWM整流电路系统超调量较大这一缺点，运用双零点典型Ⅱ型系统设计法，对电压型单相PWM整流器动态设计进行了改进，仿真结果表明，相对于典型Ⅱ型系统设计方法，改
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进的方法设计出的系统具有更好的动态特性。
通过上述分析，PWM整流技术的应用会越来越广泛，其发展也会呈现出多种趋势，但可主要归结为三个方面：功率器件、主电路拓朴和控制方法。 （1） 新型全控型器件的发展。器件是PWM整流技术赖以实现的基础【9】，新技术的出现和新材料的应用，必然会产生更新、更好的功率器件，从而推动PWM整流技术的发展。
（2） 主电路拓朴。PWM整流器的最大优势就是对电网的影响较小，为了进一步降低影响，提高功率因数，人们必然会对整流器的拓朴结构进行改进，现在已经出现五电平、七电平结构，随着功率器件和应用水平的提高，必然会有更新、更好的电路拓朴结构出现。
（3） 控制方法。一方面，主电路拓朴的多样化，必然会引起控制方法的变异，甚至会产生更新、更简单的控制方法；另一方面，现代控制理论和计算机技
术的发展也为新的方法的出现奠定了坚实的基础，现在状态反馈控制、变结构控制已经开始应用到PWM整流器的控制中来。 以上就是研究思路所在。
参考文献：
【1】王兆安,黄俊.电力电子技术[M].4版.北京:机械工业出版社,2003.。
【2】杨红举， 张玉珍，PWM整流电路控制原理及技术研究年，淅川县电业局,河南淅川,474450，卷(期)： 2011(18) 【3】马俊梅PWM 控制方法在整流方面的应用包头钢铁职业技术学院 内蒙古包头 014010 期刊2013(6)
【4】姚为正， 王兆安， 孙良坤， 甘江华， 于文斌一种采用高频PWM整流电路的大功率不间断电源姚为正,王兆安(西安交通大学电气工程学院,)， 孙良坤,甘江华,于文斌(许继电源有限公司,)年，卷(期)2001,29(6).
【5】姚旺;王京基于VxWorks下的三电平PWM整流器的控制研究 2008 【6】黄群;李方正单相电压型PWM整流器控制系统设计与仿真[期刊论文]-装甲兵工程学院学报 2007(03)
【7】叶斌．电力电子应用技术EM]．北京：清华大学出版《机械与电子}2010(5) 【8】高扬电气传动自动控制系统优化设计方法研究[学位论文] 2006 【9】黄群.李方正.HUANG Qun.LI Fang-zheng 单相电压型PWM整流器控制系统设计与仿真[期刊论文]-装甲兵工程学院学报2007,21(3)
