浅谈PWM控制技术在电力电子方面的应用

浅谈PWM控制技术在电力电子方面的应用

张泽坤

（青岛科技大学山东青岛266061）

摘要：随着社会的高速发展，人们的衣食住行方方面面都离不开电，电能发挥着越来越重要的作用。面对这种情况，对于电力系统的深入研究是当前的大趋势，应运而生的PWM控制技术及其相应的PWM整流器在很大部分程度上取缔了传统意义上的相控的晶闸管整流器和不可控二极管整流器。该文就此简要讨论了PWM控制技术和PWM整流器的应用。

关键词：电力电子技术；PWM控制技术；PWM整流器

引言

如今社会发展迅速，电已深入千家万户生活之中，对于电能的充分利用和变换有着比较重要的意义。但是过度开发采用煤炭等一些不可再生资源发电终究在未来的某段时间会使人类面对能源枯竭的局面。为了更好的节约资源，特别是与人们生活和国家发展密切相关的电力电子技术及其相关的变换装置受到了社会各界的关注，PWM控制技术就相应而生。

1.PWM控制技术

PWM（PulseWidthModulation）控制技术是用来对脉冲的宽度进行调制的技术，即通过调制一系列脉冲的宽度来等效的获得所需要的波形（包括幅值和形状）。PWM控制技术的重要基础理论是面积等效原理，而面积等效原理是指冲量相等而形状不同的窄脉在惯性环节上时，其作用效果基本相同。PWM控制技术以其控制简单、灵活等优点而成为电力电子技术最广泛应用的控制方式，也是人们研究的热门话题。

2.PWM控制技术的应用

PWM控制技术被广泛地应用在测量、通信到功率控制与变换的许多相关的领域中，其本质就是采用微处理器的数字输出来控制模拟电路的一种技术，大规模使用在电力电子领域中，同时也对电力电子技术产生了深远的影响，其中被突出广泛应用在PWM整流器中。

2.1PWM整流器的工作原理

整流器（Rectifier）是将交流电转换成直流电的装置，可用于供电装置和检测无线电信号。PWM控制技术的发展与应用为整流器性能的改进提供了革命性的思路和手段，结合了PWM控制技术的新型整流器被叫做PWM整流器。PWM整流器与传统的整流装置关键区别是前者用全控型功率器件代替了半控型功率开关或二极管，用PWM斩波控制整流取代相控或不可控整流。

2.2电压型和电流型PWM整流器

根据DC滤波元件的不同，PWM整流器分为电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。电压型PWM整流器靠输出端并联滤波电容而来维持输出电压低纹波，具有近似电压源的特性。电流型PWM整流器输出端采用串联滤波电感用来维持输出电流低纹波，具有近似电流源的特性。因为其电路结构简单，便于控制，而且响应速度较快，目前研究及实际应用较多的是电压型电路。

2.3PWM整流器的意义

PWM整流器具有下列优越性能：

（1）电网侧电流为正弦波，减少了谐波污染；

（2）电网侧功率因数较高或为单位功率因数；

（3）更快的系统动态响应速度；

（4）电能可以实现双向流动，可将能量回馈电网。

而对于电能双向流动这一性质有更加深入的发展探究。一般称电能可双向传输的PWM整流器为可逆PWM整流器。由于可逆PWM整流器不仅具有交流变直流的变流特性（整流），而且还具有直流变交流的变流特性（逆变），因而可逆PWM整流器可以实现四象限运转。

2.4PWM控制技术还应用在直流斩波电路中的直流电动机调速系统中，可以构成直流脉宽调速系统；PWM控制技术还被广泛应用于功率不是很大的逆变装置中，而正是在逆变电路中的广泛应用才奠定了PWM控制技术在电力电子领域中的重要地位；还有像IGBT等全控型器件的不断完善为PWM控制技术的发展提供了可靠有力的物质基础。

结语

综上所述，PWM控制技术在电力电子技术中发挥着突出的作用，其中PWM整流器的应用则是让电能更加纯正高效，电能的变换更加简便，使得PWM相关的技术在生活中发挥着越来越重要的作用。未来PWM相关的技术将会涉及到更多领域，对多个层面多范围都将有所影响。随着电力电子技术的革新，我相信在未来，我国在此领域将会有更大的发展。

参考文献：

[1].袁斌.三相高功率因数电压型PWM整流器的研究.西南交通大学，2003

[2].张崇巍，张兴.PWM整流器及其控制.机械工业出版社，2003

[3].王兆安，刘进军.电力电子技术（第五版）.机械工业出版社，2011