整流器控制算法的一般問題討論

2 網側功率因數

功率因數是對電能進行安全有效利用的衡量標準之一。目前，功率因數校正技術走過了從無功功率補償到無源、有源濾波，再到有源功率因數校正和單位功率因數變換技術的發展歷程。實現單位功率因數變換是應用各種控制算法對整流器進行控制的目的所在。

對電力電子變流裝置的網側功率因數的具體定義如下。

以單相電源為例，設網壓無諧波且可表示為

3 PWM整流器四象限運行原理

圖5為PWM整流器模型電路。從圖5中可以看出：PWM 整流器模型電路由交流回路、功率開關管橋路以及直流回路組成。其中交流回路包括交流電動勢E以及網側電感L 等;直流回路包括負載電阻RL及負載電動勢eL等。

由式(23)知：通過對模型電路交流側的控制，就可以控制其直流側，反之亦然。

穩態條件下，PWM 整流器交流側矢量關系如圖6所示。當以電網電動勢矢量為參考時，通過控制交流電壓矢量V 即可實現PWM 整流器的四象限運行。假設| I |不變，因此| VL |=棕L| I |也固定不變;隨著交流電流矢量I 方向的變化，PWM 整流器交流電壓矢量V 端點運動軌跡構成了一個以|VL| 為半徑的圓。進一步分析，可得PWM整流器四象限運行規律

如下：

1)電壓矢量V 端點在圓軌跡AB 上運動時，PWM整流器運行于整流狀態。此時，PWM整流器需從電網吸收有功及感性無功功率，電能將通過PWM 整流器由電網傳輸至直流負載。當PWM整流器運行在B點時，則實現單位功率因數整流控制。

2)當電壓矢量V端點在圓軌跡BC上運動時，PWM整流器運行于整流狀態。此時，PWM 整流器需從電網吸收有功及容性無功功率，電能將通過PWM 整流器由電網傳輸至直流負載。

3)當電壓矢量V 端點在圓軌跡CD上運動時，PWM整流器運行于有源逆變狀態。此時PWM整流器向電網傳輸有功及容性無功功率，電能將從PWM整流器直流側傳輸至電網。

4)當電壓矢量V 端點在圓軌跡DA上運動時，PWM整流器運行于有源逆變狀態。此時，PWM整流器向電網傳輸有功及感性無功功率，電能將從PWM整流器直流側傳輸至電網。

顯然，要實現PWM整流器的四象限運行，關鍵在于網側電流的控制。一方面，可以通過控制PWM整流器交流側電壓，間接控制其網側電流;另一方面，也可通過網側電流的閉環控制，直接控制PWM整流器的網側電流。

本文所述控制算法均屬于后者。