矩陣式整流器輸入功率因數補償算法

該補償策略利用PI調節器產生最佳補償角度，PI調節器的輸入為期望功率因數角ψ*及實際功率因數角ψ的正弦值之差△e=sinψ*-sinψ。
PI調節器的輸出經過限幅環節后，作為設定的輸入電流角位移γcomp送入電流型SVM算法，進行調制度計算。由于矩陣式整流器的輸入功率因數通常要求為1，因此sinψ*=0，當sinψ自動跟蹤sinψ*時，矩陣式整流器即可實現單位功率因數運行。為了計算sinψ，需將ua,b,c和ia,b,c變換至兩相靜止α，β坐標系下，得到[usα usβ]T和[isα isβ]T，變換矩陣如下：


5 實驗結果分析
在一臺基于IGBT的矩陣式整流器實驗樣機中進行實驗。采用TMS320F2812型DSP作為主控制器，實現SVM算法和功率因數補償算法；利用XC9572XL型CPLD進行脈沖分配和四步換流策略的實施；由G80N60UFD型IGBT構成主電路。各參數為：輸入電壓每相90 V／50 Hz，輸入濾波器
3 mH／13μF，輸出濾波器9 mH／20μF，阻感負載25 Ω／5 mH．開關頻率12 kHz，PI調節器中比例系數Kp=0．1，積分時間常數Ki=50。圖4示出2種不同工況下，補償前后網側輸入電壓、電流ua，ia和輸出電流Io的實驗波形。

可見，未加入補償算法時，濾波后的ia與ua存在相位差，且輸入電流幅值越小，相位差越大，功率因數越低。對比相同工況下加入補償算法前后的實驗結果，可見所提出的功率因數補償算法在不同負載工況下，均能使矩陣式整流器工作在單位輸入功率因數。同時，加入補償算法后，輸入電流幅值有所降低，這是由于輸入電流中無功分量減少造成的，有利于減小矩陣式整流器和線路上的損耗。

6 結論
分析了輸入濾波器對矩陣式整流器輸入功率因數所造成的影響，提出了一種基于電流型空間矢量調制策略的輸入功率因數補償算法。該補償算法根據輸入電流、電壓的實際檢測，利用PI調節器計算最佳補償角度，并通過電流型空間矢量調制策略實現矩陣式整流器的最大功率因數運行。實驗結果表明，在任意負載工況下，該補償策略均可有效提高矩陣式整流器的輸入功率因數，使之更接近1，減小了系統對電網的不利影響。同時由于輸入電流中無功分量的減少，輸入電流的幅值有所降低，有利于減少電能損耗。采用所提出的算法，可以有效改善矩陣式整流器的輸入性能，減小無功功率的消耗。