| 西門子 6ES7953-8LP31-0AA0 電流源型 |
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電源分為電壓源和電流源兩大類。變壓器輸出端是電壓的方式給負(fù)載提供電源的變壓器叫電壓源型變壓器，變壓器的輸出端是以電流的方式給負(fù)載提供電源的變壓器叫電流源型變壓器。電源分為電壓源和電流源兩大類。變壓器輸出端是電壓的方式給負(fù)載提供電源的變壓器叫電壓源型變壓器，電壓值的大小不隨負(fù)載的大小變化，電流值隨負(fù)載大小變化。通常我們用的都是這種類型，比如供電網(wǎng)上將高壓線上的11KV電壓變?yōu)?.4KV電壓給工廠供電的降壓變壓器就屬于電壓源型變壓器。電壓源型的變壓器負(fù)載端允許開路，即空載，開路時(shí)輸出電壓值為額定輸出電壓值;但不允許短路。 變壓器的輸出端是以電流的方式給負(fù)載提供電源的變壓器叫電流源型變壓器，輸出電流不隨負(fù)載的大小而變化，輸出端電壓隨負(fù)載的阻抗大小變化，負(fù)載阻抗越高，電壓越高，反之越低。通常我們使用的電流互感器就屬于這一類型。電流源型變壓器輸出端不允許開路，因?yàn)殚_路時(shí)會(huì)產(chǎn)生高壓引起絕緣損壞或電擊穿甚至發(fā)生事故。但允許短路，其短路時(shí)的電流為額定輸出電流值。
受控源又稱為非獨(dú)立源。一般來說，一條支路的電壓或者電流受到非本支路以外的其他因素控制時(shí)統(tǒng)稱為受控源。對(duì)于簡(jiǎn)單的受控源，如一條支路的電壓或電流受到另外一條支路的電壓或電流控制的情況，這樣的受控源是由兩條支路組成的一種理想化電路原件。受控源的第一條支路的控制支路，呈開路或者短路狀態(tài)；第二條支路是受控支路，它是一個(gè)電壓源或電流源，起電壓或電流的量值受到第一條支路的電壓或電流的控制。這樣的受控源分為四類，分別為電流控制的電壓源，電流控制的電流源，電壓控制的電壓源和電壓控制的電流源。
單相全橋PWM整流器，通過開關(guān)V1-V4進(jìn)行PWM控制,就可在橋的交流輸入端產(chǎn)生正弦調(diào)制PWM波UAN、,UAN中不含低次諧波成分,只含有和被調(diào)正弦信號(hào)波同頻率月幅值成比例的基波分量以及與三角載波有關(guān)的高頻諧波。由于電感Ls的濾波作用,高次諧波只會(huì)使交流電流iN產(chǎn)生很小的脈動(dòng),在理想情況下,當(dāng)被調(diào)正弦信一號(hào)波的頻率和電源頻率相同時(shí), iN是與電源同頻率的正弦波,對(duì)UAN中基波分量的幅值和相位進(jìn)行控制,可以達(dá)到使交流側(cè)電流波形正弦化且功率因數(shù)接近1的目的。三相全橋PWM整流器,通過對(duì)電路進(jìn)行正弦波PWM控制,使得整流橋的交流輸入端產(chǎn)生正弦PWM電壓,對(duì)各相電壓進(jìn)行控制,就可以使各相電流i。i為i`「為正弦波且和電壓相位相同,從而使功率囚數(shù)為1。當(dāng)電路工作在整流狀態(tài)下,能量從電網(wǎng)側(cè)流向直流側(cè)的負(fù)載;當(dāng)電路工作在再生狀態(tài)下,類似于三相PWM電壓型逆變器,可以將直流側(cè)的能量回饋到交流電網(wǎng)側(cè)。電流型PWM整流電路。利用正弦波調(diào)制的方法控制直流電流在各開關(guān)器件的分配,使交流電流波形近似與電源電壓同相位的正弦波,實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)近似為1,但其交流側(cè)電流波形中含有較多的諧波成分。就現(xiàn)狀而言,山于電壓型PWM整流器的實(shí)現(xiàn)相對(duì)容易,并月.具有較簡(jiǎn)單的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和響應(yīng)速度(相對(duì)電流型PWM整流整流器而一言),配置簡(jiǎn)單的輸入濾波器即可實(shí)現(xiàn)較低的電磁干擾等特點(diǎn).
整流器經(jīng)歷了不可控整流、相控整流和PWM整流三個(gè)階段的發(fā)展，其中前兩種整流存在交流側(cè)輸入電流畸變嚴(yán)重、網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)較低等問題，而PWM 整流器克服了這些缺點(diǎn)，它是一種高效、可靠、綠色的電能變換器，具有雙向的功率流動(dòng)、低畸變率且正弦化的輸入電流、單位或可調(diào)的功率因數(shù)、可調(diào)的直流電壓等特點(diǎn)。因此PWM 整流器得到了廣泛的應(yīng)用。根據(jù)直流側(cè)電源類型，PWM 整流器可分為電壓源型整流器(VSR) 、電流源型整流器(CSR)和Z 源整流器(ZSR)。由于VSR 的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、儲(chǔ)能效率高、損耗較低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、控制方便。因此VSR 一直是PWM 整流器研究和應(yīng)用的重點(diǎn)。根據(jù)并網(wǎng)交流信號(hào)不同，VSR 又可分為電壓控制和電流控制。由于電流控制的方法簡(jiǎn)單、直接，且具有限流和短路保護(hù)作用，因此使用比較廣泛。VSR 的電流控制方案一般采用以直流電壓為外環(huán)、交流電流為內(nèi)環(huán)的雙環(huán)控制結(jié)構(gòu)。根據(jù)電流內(nèi)環(huán)是否引入交流電流反饋，可分為直接、間接兩種電流控制，由于直接電流控制響應(yīng)速度快，魯棒性好，目前占主導(dǎo)地位。
三相VSR 通常都采取直流電壓、交流電流(或功率)雙級(jí)環(huán)路結(jié)構(gòu)控制方式，電壓外環(huán)控制直流側(cè)電壓，維持直流母線電壓的恒定，它的輸出作為交流電流(或功率)內(nèi)環(huán)的交流電流(或功率)指令，利用交流電流(或功率)內(nèi)環(huán)快速、及時(shí)地調(diào)整交流側(cè)的電流，抑制負(fù)載擾動(dòng)影響，使實(shí)際交流電流能夠快速跟蹤交流電流指令，實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)控制。在雙環(huán)控制中，電壓外環(huán)與電流(或功率)內(nèi)環(huán)在速度上必須進(jìn)行配合，外環(huán)要比內(nèi)環(huán)慢得多。
它是目前廣泛實(shí)際采用方法，內(nèi)環(huán)電流可在三相靜止abc坐標(biāo)系或兩相同步旋轉(zhuǎn)dq坐標(biāo)系中直接控制。早期的控制電路主要用模擬電路，要實(shí)現(xiàn)坐標(biāo)變換非常復(fù)雜，控制器一般在靜止標(biāo)系實(shí)現(xiàn)，為彌補(bǔ)靜止坐標(biāo)系控制器的不足，在靜止坐標(biāo)系的電流控制器引入電網(wǎng)反電勢(shì)信號(hào)作為前饋補(bǔ)償可以使電流的控制效果和旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系很近;隨著處理器技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化系統(tǒng)已基本取代模擬電路，數(shù)字系統(tǒng)的坐標(biāo)變換很方便，現(xiàn)基本采用同步坐標(biāo)系下的控制器，此時(shí)可實(shí)現(xiàn)dq軸電流的解耦無靜差控制，電流響應(yīng)也更快，但常需鎖相環(huán)節(jié)提供用于觸發(fā)脈沖生成所需的基準(zhǔn)相位，實(shí)現(xiàn)dq軸的定位，比較復(fù)雜。優(yōu)點(diǎn):控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快，電流控制精度高;限流容易，只要使指令電流限幅，就可實(shí)現(xiàn)過流保護(hù);對(duì)負(fù)載參數(shù)不敏感及具有較強(qiáng)魯棒性;具有固定的開關(guān)頻率，易于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。缺點(diǎn):電流內(nèi)環(huán)為抑制非線性負(fù)載擾動(dòng)，必須具備足夠高的帶寬，這加大了數(shù)字控制器實(shí)現(xiàn)難度;同步坐標(biāo)系下電流內(nèi)環(huán)控制一般需要鎖相環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)d、q軸的定位，比較復(fù)雜;需要寬頻帶、快速的電流傳感器，控制成本高。根據(jù)PWM 數(shù)學(xué)模型，采用基于檢測(cè)開關(guān)函數(shù)和輸入電流的電流觀測(cè)器，可實(shí)現(xiàn)無電流傳感器控制，降低成本。
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