PWM整流和有源功率因数校正解析课件.ppt
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- PWM 整流 有源 功率因数 校正 解析 课件
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1、复习:计算法产生复习:计算法产生SPWMSPWM控制信号控制信号n根据正弦调制波频率根据正弦调制波频率frfr(周期(周期TrTr)、载波频率)、载波频率fcfc(周期(周期TcTc),),计算出计算出SPWMSPWM波各波各脉冲周期脉冲周期和和占空比占空比,通过控制逆变电路开关器件的通断,得到所需所通过控制逆变电路开关器件的通断,得到所需所需需正弦波波形正弦波波形。计算法(计算法(1)-规则采样法规则采样法n面积等效原理面积等效原理(m=1):nSPWMSPWM信号占空比:信号占空比:2sin1iciiTd2)sin1(iiTc计算法(计算法(1)-规则采用法规则采用法nTcTc的计算:的计
2、算:n载波比:载波比:nfrfr基波频率,基波频率,fcfc载波频率,载波频率,K K为整数为整数(同步调制同步调制)。n若选若选K=36K=36,frfr=50Hz=50Hz:n则则fc=Kfc=K*frfr=36=36*50Hz50Hz,nTcTc=1/Kfr=20ms/36=1/Kfr=20ms/36TcTrfrfcK双极性双极性SPWMSPWM驱动电路和驱动电路和H H桥主电路桥主电路双极性双极性SPWMHSPWMH桥主电路桥主电路nPWMPWM整流电路及其控制方法整流电路及其控制方法n 有源功率因数校正有源功率因数校正(Active Power Factor Correction)A
3、C-DC AC-DC 电路中使用的桥式全波整流电路中使用的桥式全波整流 电路及波形图电路及波形图n输入电压为正弦波。输入电压为正弦波。n只有当输入电压大于只有当输入电压大于电容的电压时电容的电压时,才有才有电流给电容充电,电流给电容充电,电电流为周期性的流为周期性的非正弦非正弦波波。nP.F.=CosP.F.=Cos无效无效一、功率因数校正的意义一、功率因数校正的意义n理论上,输入电压和电理论上,输入电压和电流都是理想的正弦波的流都是理想的正弦波的情况下:情况下:nP.F.=P/S=Watts/V.A.P.F.=P/S=Watts/V.A.n =有功功率有功功率/视在功率视在功率n =Cos=
4、Cosn:输入电压和输入电:输入电压和输入电流的相位差。流的相位差。电流电流为周期性的非正弦波为周期性的非正弦波(电压理想正弦波)(电压理想正弦波)功率功率因数计算方法因数计算方法n周期性的非正弦波电流经过傅里叶变换为周期性的非正弦波电流经过傅里叶变换为:n有功功率有功功率P=VP=VRMSRMS*I I1RMSP1RMSP=V=VRMSRMS*I I1RMS1RMS*Cos1Cos1n(1-(1-输入电压和输入电流基波分量输入电压和输入电流基波分量I I1RMS1RMS 的相位差的相位差)。nS=VS=VRMSRMS*I IRMS totalRMS totaln于是使功率因数于是使功率因数P
5、ower Factor Power Factor 可以表达为:可以表达为:nP.F.=P/S=(IP.F.=P/S=(I1RMS1RMS/I/I RMS totalRMS total)*Cos 1 Cos 1电流失真系数电流失真系数K K对功率因数的影响对功率因数的影响n电流失真系数电流失真系数K:K:nK=IK=I1RMS1RMS/I/I RMS totalRMS total n =Cos =Cosn为失真角;为失真角;K K 为与电流为与电流谐波分量有关的系数。谐波分量有关的系数。n最后最后,可以表达为可以表达为:nP.F.=Cos 1P.F.=Cos 1*Cos Cos n如果总的谐波分
6、量为零如果总的谐波分量为零,K K 就为就为1 1。功率因数功率因数 (PF)(PF)由电流失真系数由电流失真系数 (K(K=Cos=Cos)和基波电压、基波电流相移因数和基波电压、基波电流相移因数(Cos 1)(Cos 1)决定。决定。nCos 1 Cos 1 小,则表示用小,则表示用电电器设备的无功功率电电器设备的无功功率大,设备利用率低,导大,设备利用率低,导线、变压器绕组损耗大。线、变压器绕组损耗大。nK K 值小,则表示输入电值小,则表示输入电流谐波分量大,将造成流谐波分量大,将造成输入电流波形畸变,对输入电流波形畸变,对电网造成污染。电网造成污染。n常规整流装置使用非线性器件常规整
7、流装置使用非线性器件(如可控硅、二极管),整流器(如可控硅、二极管),整流器件的导通角小于件的导通角小于180180o o,从而产生,从而产生大量谐波电流成份,而大量谐波电流成份,而谐波电流谐波电流成份不做功成份不做功,只有,只有基波电流成份基波电流成份做功做功。所以相移因数和电流失真。所以相移因数和电流失真系数(系数(K K)相比,输入电流失真系)相比,输入电流失真系数(数(K K)对供电线路功率因数)对供电线路功率因数 (PF)(PF)的影响更大。的影响更大。输入电流谐波分量大,将对输入电流谐波分量大,将对电网造成污染电网造成污染,严重时,严重时,对三相四线制供电,还会造成中线电位偏移对三
8、相四线制供电,还会造成中线电位偏移,致使用,致使用电电器设备损坏。电电器设备损坏。n为了提高供电线路功率因数,保护用电设备,为了提高供电线路功率因数,保护用电设备,世世界上许多国家和相关国际组织界上许多国家和相关国际组织制定出相应的技术制定出相应的技术标准,以标准,以限制谐波电流含量限制谐波电流含量。如:。如:IEC555-2IEC555-2,IEC61000-3-2IEC61000-3-2,EN 60555-2 EN 60555-2 等标准,它们规定等标准,它们规定了允许产生的最大谐波电流。了允许产生的最大谐波电流。我国于我国于1994 1994 年也颁年也颁布了布了电能质量公用电网谐波电能
9、质量公用电网谐波标准标准(GB/T14549-93GB/T14549-93)。)。二、二、PF PF 与总谐波失真系数(与总谐波失真系数(THDTHD)的关系)的关系三三.功率因数校正方法功率因数校正方法n由功率因数由功率因数 P.F.=Cos P.F.=Cos*K=1 K=1 最佳可知,最佳可知,要提要提高功率因数,有两个途径:高功率因数,有两个途径:n1.1.使输入电压、输入电流同相位。此时使输入电压、输入电流同相位。此时Cos Cos =1,=1,所以所以PF=KPF=K。n2.2.使输入电流正弦化。即使输入电流正弦化。即I IRMSRMS=I=I1RMS1RMS(谐波为零),(谐波为零
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