單相PWM整流器的高品質輸入電流實現

　　假如式(2) 中的指令電流幅值Im不含二次諧波，那么， 指令電流is中的三次諧波就可以完全消除。

　　本文利用電壓外環PI控制器的自動調節能力， 提出了一種簡單有效的方法， 以期對Im每隔Ts/2周期進行一次采樣保持， 其仿真結果驗證了該方法的可行性。

　　輸入電流的濾波原理如圖5所示。若對指令電流is的幅值Im進行采樣， 在TA時刻， 采樣點為圖中的A點， 二次諧波相位為φ， 那么有：

　圖5 輸入電流濾波原理.

　　若用零階保持器使Im=IA保持半個周期再進行采樣， 那么， 在下一個采樣點B點， 有：

　　再依此規律進行采樣保持， 可得出指令電流幅值為：

　　這樣， 指令電流is的幅值Im就優化為一個固定值。

　　同理， 假如在TD時刻進行采樣， 采樣點為圖中的D點， 二次諧波相位為φ， 那么， 指令電流幅值就會在直線DE上下波動。此時有：

　　對于一個特定的系統， 指令電流幅值Im是一定的， 即ImA=ImD。利用電壓外環PI控制器的自動調節功能抬升或拉低PI控制器的輸出， 就可實現指令電流幅值Im的自動調節。假定指令電流幅值Im是沿著直線ABC的， 則有Im=IA。若采樣的時刻點是TD+TsN/2， 則采樣點勢必會在直線DE上。而由于PI控制器具有自動調節能力， 其輸出自然就會被抬升， 這將使得直線DE與直線ABC重合。

　　將該方法應用于仿真模型，所得到改善后的輸入電流波形如圖6所示。

　　圖7所示是改善后的輸入電流的FFT分析圖。

圖6 改善后的輸入電流波形

圖7 改善后的輸入電流FFT分析

　　由圖可見， 改善后的輸入電流諧波畸變率只有3.31%， 相對改善前有大幅度的減小。三次諧波得到了理想的抑制， 輸入電流波形更加接近正弦。從而驗證了本文提出的改善電流波形方法的有效性。

　　4 結束語

　　本文在Matlab/Simulink環境下對單相PWM整流器進行了仿真研究。仿真結果證明， 本文提出的改善輸入電流的方法可以有效濾除輸入電流中的三次諧波， 從而得到高質量的輸入電流。