矩阵式整流器输入功率因数补偿算法

该补偿策略利用PI调节器产生最佳补偿角度，PI调节器的输入为期望功率因数角ψ*及实际功率因数角ψ的正弦值之差△e=sinψ*-sinψ。
PI调节器的输出经过限幅环节后，作为设定的输入电流角位移γcomp送入电流型SVM算法，进行调制度计算。由于矩阵式整流器的输入功率因数通常要求为1，因此sinψ*=0，当sinψ自动跟踪sinψ*时，矩阵式整流器即可实现单位功率因数运行。为了计算sinψ，需将ua,b,c和ia,b,c变换至两相静止α，β坐标系下，得到[usα usβ]T和[isα isβ]T，变换矩阵如下：


5 实验结果分析
在一台基于IGBT的矩阵式整流器实验样机中进行实验。采用TMS320F2812型DSP作为主控制器，实现SVM算法和功率因数补偿算法；利用XC9572XL型CPLD进行脉冲分配和四步换流策略的实施；由G80N60UFD型IGBT构成主电路。各参数为：输入电压每相90 V／50 Hz，输入滤波器
3 mH／13μF，输出滤波器9 mH／20μF，阻感负载25 Ω／5 mH．开关频率12 kHz，PI调节器中比例系数Kp=0．1，积分时间常数Ki=50。图4示出2种不同工况下，补偿前后网侧输入电压、电流ua，ia和输出电流Io的实验波形。

可见，未加入补偿算法时，滤波后的ia与ua存在相位差，且输入电流幅值越小，相位差越大，功率因数越低。对比相同工况下加入补偿算法前后的实验结果，可见所提出的功率因数补偿算法在不同负载工况下，均能使矩阵式整流器工作在单位输入功率因数。同时，加入补偿算法后，输入电流幅值有所降低，这是由于输入电流中无功分量减少造成的，有利于减小矩阵式整流器和线路上的损耗。

6 结论
分析了输入滤波器对矩阵式整流器输入功率因数所造成的影响，提出了一种基于电流型空间矢量调制策略的输入功率因数补偿算法。该补偿算法根据输入电流、电压的实际检测，利用PI调节器计算最佳补偿角度，并通过电流型空间矢量调制策略实现矩阵式整流器的最大功率因数运行。实验结果表明，在任意负载工况下，该补偿策略均可有效提高矩阵式整流器的输入功率因数，使之更接近1，减小了系统对电网的不利影响。同时由于输入电流中无功分量的减少，输入电流的幅值有所降低，有利于减少电能损耗。采用所提出的算法，可以有效改善矩阵式整流器的输入性能，减小无功功率的消耗。