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第二章 整流电路 1、整流电路的谐波和无功功率 晶闸管相控整流电路 在可控整流电路中，整流电源是依靠改变控制角来实现调压或稳压，这种传统的相控整流电路的网侧电流绝大多数都是非正弦的，失真严重。 再看二极管不控整流电路。 再看二极管不控整流电路。 输入电压Vi是正弦，但输入整流脉动电压仅在高于电容电压的瞬间对电容充电，所以输入交流电流i 波形严重畸变，呈脉冲状（在滤波电容C=1000uF，负载电阻R=100时，脉宽为4mS）。脉冲状的输入电流，含有大量谐波，一方面使谐波噪声水平提高，同时AC—DC整流电路输入端必需增加滤波器，成本高，体积、重量大。输入端功率因数只有68.3%。。 结论：无论是相控还是不控整流电路，功率因数低都是难以克服的缺点。而且网侧电流包含多次谐波，导致线路阻抗产生谐波压降，使原为正弦波的电网电压发生逆变，谐波电流还会对电网负载造成不良影响，使线路和变压器过热，造成设备损坏。由此可见，整流电路的大量应用，使电网输出非正弦电流，网侧功率因数下降，对电网的谐波电流污染严重。 为了减小变流电路输入端谐波电流造成的噪声和对电网产生的谐波“污染”，以保证电网供电质量，提高电网的可靠性，同时也为了提高输入端功率因数，必须限制电路的输入端谐波电流分量。现在，相应的国际标准已经颁布实施，如IEC-555-2，EN60555-2等。一般规定各次谐波不得大于某极限值。 提高变流电路输入端功率因数和减小输入电流谐波的主要方法有： 1）多重化整流。增加整流相数，使网侧电流更加接近正弦。 2）无功补偿装置。 3）利用自关断器件代替晶闸管，通过适当的控制策略，如熄灭角控制、对称角控制、正弦脉宽调制（SPWM）等来改善功率因数。 多重化整流电路 概述： 整流装置功率进一步加大时，所产生的谐波、无功功率等对电网的干扰也随之加大，为减轻干扰，可采用多重化整流电路。 多重化整流电路 1) 移相多重联结 多重化整流电路 移相30?构成的串联2重联结电路 多重化整流电路 利用变压器二次绕阻接法的不同，互相错开20?，可将三组桥构成串联3重联结电路： 多重化整流电路 将整流变压器的二次绕组移相15?，可构成串联4重联结电路： 2.6.2 多重化整流电路 2) 多重联结电路的顺序控制 有源功率因数校正（PFC） 无源功率因数校正 无源校正由电容、电感、电力二极管等无源器件组成，主要通过提高整流导通角的方法来减少高次谐波。无源校正法的优点在于其电路简单，易于实现，而且其成本低、可靠性高、EMI小。但缺点是其功率因数校正效果有限（一般可提高到0.9左右），工作性能与频率都与输入电压变化有关，电感和电容器之间有大的充放电电流，而且在低频情况下，需要大容量的电感器和电容器，使变换器的体积、重量、性能价格比与有源功率因数校正法相比有明显的不足。 （2） 有源功率因数校正器 基本思想是，放弃传统的相控整流方案，代之以高频调制原理，通过适当的控制策略，使网侧电流近似为正弦。这就是新一代整流电路（高功率因数变流器）所依据的工作原理。 在不控整流器和负载之间接入一个DC－DC开关变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流 i波形跟踪交流输入正弦电压波形，可以使i接近正弦。在该方案中，由于输入电流被校正成与输入电压同相位的正弦波，因而功率因数可以提高到近似为1.0，输入端THD小于5%，而且具有稳定的直流输出电压。 其基本思想为：将输入交流电压进行全桥整流。对得到的全波脉动电压进行DC/DC变换。通过适当的控制使得输入电流自动跟随全波脉动电压，输入阻抗呈纯阻性，从而实现功率因数为1。变换器输出电压是常数，输入电压、电流都是正弦半波。从原理上讲，图中DC/DC变换器可以是Buck、Boost、Buck-Boost等变换器。但是，由于BOOST电路具有输入电流可连续、输入功率因数高并可直接控制电感电流以控制输入电流等优点，所以常常用作前级功率因数校正。控制电路包括电压误差放大器及基准电压，乘法器M，比较器CA和驱动电路等，负载可以是一个开关电源。 PFC的工作原理如下：主电路的输出电压VO取样信号与基准电压Vref输入给电压误差放大器VA，和整流后电压取样信号的输出电取样的基准信号，与电流取样信号经比较器CA比较后，产生PWM信号，PWM信号经驱动电路控制变换器开关的通断，从而使输入电流的波形与整流电压的波形相位基本一致，使电流谐波大为减小，提高了输入端功率因数， 有源功率因数控制器由集成电流控制器与乘法器组成。它的主要优点是：可得较高的功率因数(0.97—0.99)，甚至接近1；可在较宽的输入电压范围（如90—264VAC）和宽频带下工作；体积、重量小；输出电压可保持恒定。 主要