多脈動整流器與脈沖寬度調制整流的區別探討研究
來源:用戶上傳
作者:
摘 要：對于預防型治理電網諧波，多脈動整流和脈沖寬度調制整流是效果較為明顯的技術手段。在設備選型中也較多采用，針對這兩種整流方式，本文從原理、整流效果和優缺點方面進行了分析研究。
關鍵詞：多脈動；脈沖寬度調制；整流
整流器的作用是將交流電轉換成直流電，是電力系統網絡中的主要諧波源。通常有兩種整流元器件，二極管和晶閘管。多脈動整流器（MPR）這類電力電子變換裝置的原理是基于多脈動整流技術。相對于PWM（脈沖寬度調制）整流器，多脈動整流器具有結構簡單、造價低、穩定性高等優點，尤其廣泛應用于大功率整流系統。根據整流器脈動數不同，可以分為6脈動、12脈動、18脈動、24脈動、30脈動、36脈動、48脈動等。
二十一世紀以來，國際上許多研究組織和多數國家投入較多精力研究多脈動整流技術。其中以美國學者、韓國學者、日本學者和印度學者為主，從多脈動整流裝置的多抽頭變換器構造形式和移相變壓器組成，諧波控制策略等方面進行研究優化設計。我們國家在此方面也進行了深入研究，取得了突破性的學術成果，與國際接軌，推動了國內多脈動整流技術的長足發展。
多脈動整流器原理：每個整流橋的變壓器聯結形式不同，分別提供三相電源電壓。其中△/△聯結形式的變壓器原、副邊電壓相關一致，而△/Y 聯結形式的變壓器原、副邊電壓相位相差30°。在感性負載較大情況下，且忽略整流橋換相引起的脈動和直流側電流脈動，剛每相基波電流與相電壓相位一致。但因變壓器移相的影響，某次諧波在整流橋兩端存在相位差。當左側整流橋電路產生的某次諧波，和右側整流橋電路產生的同次諧波，存在幅值大小一致及相位正好相反的關系，則該次數的諧波不會流入電網的入口。以6脈動整流器和12脈動整流器為例。
6脈動整流器：用六個晶閘管元器件構成的全橋式整流電路，通過六個開關脈沖分別控制六個晶閘管元器件，所以稱之為6脈動整流。
當忽略全橋式晶閘管整流橋換相引起的脈動和直流側電流脈動，交流線路側的電抗假設為零，直流線路側的電感假設為無窮大，并假定延遲觸發角處于零位，用傅里葉級數公式表示為：
可知，12脈動整流橋在6脈動整流橋的基礎上，兩側整流橋電路分別產生的5、7、17、19等高次諧波幅值相等、相位相反，從而相互抵消，反饋至電網接線側高次諧波次數為12k±1（k為正整數），即：11、13、23、25等次。
此外，根據多脈動整流電路原理，還有18、24、30、36、48等脈動整流系統。整流器的脈動次數越多，高次諧波分量的最低次頻率越高，因而可以通過提高整流器的脈動次數，以降低整流設備的注入電源網絡側的諧波含量，改善電網波形質量。
脈沖寬度調制整流簡稱PWM整流，通過門極關斷功率開關管實現整流。整流器還包括有不可控整流器（如：二極管整流）和相控整流器（如：晶閘管整流）。
相控整流器的雖然得到普遍投入使用，但存在問題卻很多：晶閘管元器件在換相過程中，會引起電壓畸變；諧波電流影響電網電能質量；深控狀態下會致使功率因數減小；閉環控制狀態下，響應速度緩慢。不可控整流器，雖能提高功率因數，但諧波卻致電網“污染”；且直流電壓不可控。
PWM 整流器主要由交、直流電路和全控型功率晶體管橋路組成。PWM 整流器在元器件方面采用全控式功率晶體管，使其實現了優良的性能，同時也就取代了不可控和相控整流方式，改善電力系統電網側的電流波形，使其趨于正弦化；可以控制PWM整流側輸出的直流電壓和電網側的交流電壓，使系統側電網功率因數的絕對值能夠接近于1；實現雙向傳輸；動態控制區響應迅速。根據主電路結構類型，脈沖寬度調制整流器又分電壓型整流器（Voltage Source Rectifier-VSR）和電流型整流器（Current Source Rectifier-CSR）。就響應速度方面進行比較，電壓型整流器明顯優于電流型整流，且更方便，因此目前多采用電壓型。
可見，多脈動整流器與脈沖寬度調制整流各有各的優勢，在實際使用中要根據具體場合及投資費用綜合考慮。
參考文獻：
[1]呂潤馀，段曉波.多脈動整流電路諧波統一分析（續1）--曲折繞組移相△接線方式的多脈動整流諧波分析.河北電力技術，2003，22（6）.
[2]呂潤馀，段曉波.多脈動整流電路諧波統一分析（續2）--12/18/24/30/36/48脈動整流系統諧波分析.河北電力技術，2004，23（1）：1-8.
[3] S Charles，C Vivekanandan. Design and Specifications of SVPWM Controlled Three Phase Three Wire Shunt Active Power Filter for Harmonic Mitigation. International Conference on Process Automation， Control and Computing.2011：1-8
轉載注明來源:http://www.hailuomaifang.com/1/view-14850996.htm
