神马文学网三相有源滤波器、PWM整流器、逆变器的关系
来源：百度文库 编辑：神马文学网 时间：2024/06/03 05:20:55
三大类开关电力器件有源滤波器（APF，或者说电源质量管理器）、PWM整流器（又称主动整流器AEF）、逆变器，有相似的变换，有密切的关系，甚至控制程序都是大部分相同的。 －，技术关系
如果说把APF（除去储电的直流电力电容）、AEF、逆变器都看着黑匣子，可以说这三者的两端都是相同的电源―――直流源DC和三相交流源AC，三者的作用都是变换这两种电源的形式。
有源滤波器中，DC源的能量最初虽是来自AC源，但是DC电压建立后，DC和AC之间的能量是可以相互流动的。PWM整流器中，正常的整流过程是AC流向DC，输出DC电压时（如回馈制动时）DC流向AC。逆变器中，能量的情况是DC流向AC。 APF、AEF、逆变器三者都是在变换DC和AC，那么这两个源之间能变化的必要条件是什么呢？两个源，如两碗水，必然水往低处流，水能流动的零界条件是水平，同样，两个源流动的零界条件是DC电压＝AC电压（AC电压是线电压的峰值）。掌握了这点明白――做有源滤波器，以普通的400V三相工业用电来说，其线电压峰值为560V，考虑余量后DC电压要稳定在800V左右；做PWM整流器，如输出要求DC稳定在300V，则必须用变压器降压市电，变比至少要大于56：30；做逆变器，若DC侧电压为100V，采用SVPWM调制或3次谐波注入法时AC侧线电压峰值最大为100V（采用SPWM调制时AC侧相电压峰值最大为50V，这就是所谓SVPWM调制能提高直流电压15％利用率的原因）。说到这里，有心的朋友应该有这样的问题：APF、AEF、逆变器三者为什么都是DC侧电压高于AC侧线电压峰值？我们都知道，在自然状态下水总是往低处流的，逆变器完全符合此道，好理解；但是APF和AEF又怎样能使能量从的电平的AC侧流向高电压的DC侧呢？其答案是多加个抽水的“水泵”，这样“高往低放水”和“低往高注水”就都能够完成了。实际上，APF和AEF必须自带的电感和IGBT的开关状态在一定的情况下能够形成斩波升压电路，实现水泵功能。
APF、AEF、逆变器的电源关系如此相似，必然这三者在实现的控制技术上有共同的地方。通过我自己的已经完成的APF实验，我以APF为基础来说。一台APF怎样变成一台AEF？直接去掉交流侧的三相负载（使交流侧电流只在APF和电网间流动），在直流侧就上直流负载就行了（使APF消耗直流侧的有功），连控制程序都可以不变。完全可以说AEF就是特殊条件下的APF。一台APF怎样变成一台光伏发电用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，在APF和电网之间多加一个并网变压器，在直流侧接上直流流源，在控制程序中增加一个MPPT（最大功率点跟踪）模块工。一台APF怎样变成一台带电机用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，还要去掉APF的电感，在直流侧接上直流流源，在控制程序中三相交流给定要变化（要能变频，APF是源于电网）、增加速度转矩控制（即频率、电流、电压关系控制），改造复杂难度大。
如果说把APF（除去储电的直流电力电容）、AEF、逆变器都看着黑匣子，可以说这三者的两端都是相同的电源―――直流源DC和三相交流源AC，三者的作用都是变换这两种电源的形式。
有源滤波器中，DC源的能量最初虽是来自AC源，但是DC电压建立后，DC和AC之间的能量是可以相互流动的。PWM整流器中，正常的整流过程是AC流向DC，输出DC电压时（如回馈制动时）DC流向AC。逆变器中，能量的情况是DC流向AC。 APF、AEF、逆变器三者都是在变换DC和AC，那么这两个源之间能变化的必要条件是什么呢？两个源，如两碗水，必然水往低处流，水能流动的零界条件是水平，同样，两个源流动的零界条件是DC电压＝AC电压（AC电压是线电压的峰值）。掌握了这点明白――做有源滤波器，以普通的400V三相工业用电来说，其线电压峰值为560V，考虑余量后DC电压要稳定在800V左右；做PWM整流器，如输出要求DC稳定在300V，则必须用变压器降压市电，变比至少要大于56：30；做逆变器，若DC侧电压为100V，采用SVPWM调制或3次谐波注入法时AC侧线电压峰值最大为100V（采用SPWM调制时AC侧相电压峰值最大为50V，这就是所谓SVPWM调制能提高直流电压15％利用率的原因）。说到这里，有心的朋友应该有这样的问题：APF、AEF、逆变器三者为什么都是DC侧电压高于AC侧线电压峰值？我们都知道，在自然状态下水总是往低处流的，逆变器完全符合此道，好理解；但是APF和AEF又怎样能使能量从的电平的AC侧流向高电压的DC侧呢？其答案是多加个抽水的“水泵”，这样“高往低放水”和“低往高注水”就都能够完成了。实际上，APF和AEF必须自带的电感和IGBT的开关状态在一定的情况下能够形成斩波升压电路，实现水泵功能。
APF、AEF、逆变器的电源关系如此相似，必然这三者在实现的控制技术上有共同的地方。通过我自己的已经完成的APF实验，我以APF为基础来说。一台APF怎样变成一台AEF？直接去掉交流侧的三相负载（使交流侧电流只在APF和电网间流动），在直流侧就上直流负载就行了（使APF消耗直流侧的有功），连控制程序都可以不变。完全可以说AEF就是特殊条件下的APF。一台APF怎样变成一台光伏发电用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，在APF和电网之间多加一个并网变压器，在直流侧接上直流流源，在控制程序中增加一个MPPT（最大功率点跟踪）模块工。一台APF怎样变成一台带电机用的逆变器？还是去掉交流侧的三相负载，还要去掉APF的电感，在直流侧接上直流流源，在控制程序中三相交流给定要变化（要能变频，APF是源于电网）、增加速度转矩控制（即频率、电流、电压关系控制），改造复杂难度大。
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