單相PWM整流器的高品質(zhì)輸入電流實(shí)現(xiàn)

　　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(huán)PI控制器的自動(dòng)調(diào)節(jié)能力， 提出了一種簡(jiǎn)單有效的方法， 以期對(duì)Im每隔Ts/2周期進(jìn)行一次采樣保持， 其仿真結(jié)果驗(yàn)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(duì)指令電流is的幅值Im進(jìn)行采樣， 在TA時(shí)刻， 采樣點(diǎn)為圖中的A點(diǎn)， 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(gè)周期再進(jìn)行采樣， 那么， 在下一個(gè)采樣點(diǎn)B點(diǎn)， 有：

　　再依此規(guī)律進(jìn)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(yōu)化為一個(gè)固定值。

　　同理， 假如在TD時(shí)刻進(jìn)行采樣， 采樣點(diǎn)為圖中的D點(diǎn)， 二次諧波相位為φ， 那么， 指令電流幅值就會(huì)在直線DE上下波動(dòng)。此時(shí)有：

　　對(duì)于一個(gè)特定的系統(tǒng)， 指令電流幅值Im是一定的， 即ImA=ImD。利用電壓外環(huán)PI控制器的自動(dòng)調(diào)節(jié)功能抬升或拉低PI控制器的輸出， 就可實(shí)現(xiàn)指令電流幅值Im的自動(dòng)調(diào)節(jié)。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(shí)刻點(diǎn)是TD+TsN/2， 則采樣點(diǎn)勢(shì)必會(huì)在直線DE上。而由于PI控制器具有自動(dòng)調(diào)節(jié)能力， 其輸出自然就會(huì)被抬升， 這將使得直線DE與直線ABC重合。

　　將該方法應(yīng)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(jiàn)， 改善后的輸入電流諧波畸變率只有3.31%， 相對(duì)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(yàn)證了本文提出的改善電流波形方法的有效性。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　本文在Matlab/Simulink環(huán)境下對(duì)單相PWM整流器進(jìn)行了仿真研究。仿真結(jié)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(zhì)量的輸入電流。