矩陣式整流器輸入功率因數(shù)補償算法

該補償策略利用PI調節(jié)器產(chǎn)生最佳補償角度，PI調節(jié)器的輸入為期望功率因數(shù)角ψ*及實際功率因數(shù)角ψ的正弦值之差△e=sinψ*-sinψ。
PI調節(jié)器的輸出經(jīng)過限幅環(huán)節(jié)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(shù)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(xiàn)單位功率因數(shù)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(xiàn)SVM算法和功率因數(shù)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(shù)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(jié)器中比例系數(shù)Kp=0．1，積分時間常數(shù)Ki=50。圖4示出2種不同工況下，補償前后網(wǎng)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(shù)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(shù)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(shù)。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(shù)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(shù)補償算法。該補償算法根據(jù)輸入電流、電壓的實際檢測，利用PI調節(jié)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(xiàn)矩陣式整流器的最大功率因數(shù)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(shù)，使之更接近1，減小了系統(tǒng)對電網(wǎng)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。