第四讲 PFC电路.ppt

当电压Vi数值较大，以致 VicosδVs时，则Iq为负，Q为负，即变换器向电网输出 无功电流。 当电压Vi较小， VicosδVs时，Iq为正，Q为正，即变换器从电网吸收无功电流。 当变换器交流输入端电压Vi相位滞后于VS时，即滞后角δ为正 值时，有功电流为正值，P为正，表示交流电源向变换器输出有功 功率，变换器工作于整流状态。 当变换器交流输入端电压Vi的相位超前VS时，那时滞后角δ为负值，P为负，表示交流电源从变换器输入有功功率，变换器工作于逆变状态。 * 两个交流电源之间的有功电流、有功功率P总是从相位超前的电源流向相位滞后的电源； 电压数值高的电源才有可能向电压低的电源输出滞后的感性无功电流和感性无功功率Q。 综上，变换器就是一个理想的 AC-DC双向功率变换器。 * 结论： 三相电压型高频PWM整流器中6个开关器件T1～T6进行三相SPWM逆变器的通、断控制。 令T1～T6 SPWM控制的调制参考波频率fr等于交流电源Vsa、Vsb、Vsc 的频率fs，Via、Vib、Vic中的谐波频率则由T1～T6 SPWM控制的高频载波频率fC 决定，Via、Vib、Vic中的高次谐波频率很高。 * 4.2.3 三相电压型高频PWM整流控制系统 1、电容器C上的直流电压必须恒定，因此采用电压闭环控制。 由PI型电压误差调节器VR的输出作为有功电流指令值，再根据所要求的功率因数角， 得到无功电流指令值 进而得到双向变换器交流侧基波电压指令值，根据三相SPWM调制原理，形成6个开关器件的通断信号，得到所需的交流电压。 2、当整流负载或直流电压指令值改变时，则有功电流指令值改变，从而改变交流电源送入变换器的有功电流、有功功率。 3、在交流电源电压和直流负载任意变化时，这种电压闭环控制可使直流输出电压维持恒定。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 电力电子学——电力电子变换和控制技术（第二版） 电力电子学——电力电子变换和控制技术（第二版） 电力电子学 ——电力电子变换和控制技术（第二版） 电力电子学 ——电力电子变换和控制技术（第二版） 4.0 输入功率因数定义 交流输入电流中除基波电流Is1外通常还含有各次谐波电流Isn（n＝2，3，4，…） 。 THD的定义：除基波电流外的所有谐波电流总有效值与基波电流有效值之比值 输入电流总畸变率THD (Total Harmonic Distortion) 4.0 输入功率因数定义（续1） 输入功率因数PF（Power Factor） ： 交流侧电压与电流基波分量之间的相位角φ1称为基波位移角； 基波功率因数 cosφ1称为基波位移因数DPF； 基波因数： 若交流输入电压为无畸变的正弦波，则只有输入电流中的基波电流形成有功功率。这时， 定义：交流电源输入有功功率PAC 与其视在功率S 之比，即 4.1.1 谐波电流的危害及改善措施 220V单相交流电网不控整流电容滤波的应用极为广泛，但存在以下主要缺点： (1) 仅在交流电压的瞬时值大于电容电压时才有输入电流，电流波形严重畸变，呈脉冲状。 (2) 直流输出电压只与交流输入电压有关而不能调控。 (3) 为了得到输出可控的直流电压，可采用相控整流。但脉动很大，且最低次谐波频率为2次谐波，需要很大的滤波器才能得到平稳的直流电压。 (4) 在相控直流电压较低时电源功率因数低。 4.1.1 谐波电流的危害及改善措施（续1） 流过线路阻抗造成谐波电压降，使电网电压也发生畸变； 可能危害通讯线路； 会使线路和配电变压器过热，损坏电器设备； 会引起电网LC谐振； 高次谐波电流流过电网所产生的谐波电压可能使电容器过流、过热而爆炸； 在三相四线制电路中，中线流过三相的三次谐波电流(3倍的3次谐波电流)，使中线过流而损坏； 还使整流负载交流输入端功率因数下降，其结果是发电、配电及变电设备的利用率降低，功耗加大，效率降低。 谐波电流对电网有严重的危害作用： 4.1.1 谐波电流的危害及改善措施（续2） 限制电网谐波电流相应的国际标准已经颁布实施，如IEC-555-2，EN60555-2等，表5.7给出了某一标准要求的谐波电流限制值。 表5.7 AC-DC变流电路对输入端谐波电流的限制值 不控整流能使基波电流与交流电源电压基本同相，cosφ1=1，但呈脉冲状的电流含有很大的谐波成份，因而交流电源的功率因数不高。 … 7 10 30 2 谐波电流％(以基波为基数) … 7次 5次 3次 2次 谐波阶次 图5.35 AC/DC整流电路 (1)附加无源滤波器 优点：简单、可靠性高、电磁干扰EMI小。 缺点：体积、重