整流器控制算法的一般问题讨论

2 网侧功率因数

功率因数是对电能进行安全有效利用的衡量标准之一。目前，功率因数校正技术走过了从无功功率补偿到无源、有源滤波，再到有源功率因数校正和单位功率因数变换技术的发展历程。实现单位功率因数变换是应用各种控制算法对整流器进行控制的目的所在。

对电力电子变流装置的网侧功率因数的具体定义如下。

以单相电源为例，设网压无谐波且可表示为

3 PWM整流器四象限运行原理

图5为PWM整流器模型电路。从图5中可以看出：PWM 整流器模型电路由交流回路、功率开关管桥路以及直流回路组成。其中交流回路包括交流电动势E以及网侧电感L 等;直流回路包括负载电阻RL及负载电动势eL等。

由式(23)知：通过对模型电路交流侧的控制，就可以控制其直流侧，反之亦然。

稳态条件下，PWM 整流器交流侧矢量关系如图6所示。当以电网电动势矢量为参考时，通过控制交流电压矢量V 即可实现PWM 整流器的四象限运行。假设| I |不变，因此| VL |=棕L| I |也固定不变;随着交流电流矢量I 方向的变化，PWM 整流器交流电压矢量V 端点运动轨迹构成了一个以|VL| 为半径的圆。进一步分析，可得PWM整流器四象限运行规律

如下：

1)电压矢量V 端点在圆轨迹AB 上运动时，PWM整流器运行于整流状态。此时，PWM整流器需从电网吸收有功及感性无功功率，电能将通过PWM 整流器由电网传输至直流负载。当PWM整流器运行在B点时，则实现单位功率因数整流控制。

2)当电压矢量V端点在圆轨迹BC上运动时，PWM整流器运行于整流状态。此时，PWM 整流器需从电网吸收有功及容性无功功率，电能将通过PWM 整流器由电网传输至直流负载。

3)当电压矢量V 端点在圆轨迹CD上运动时，PWM整流器运行于有源逆变状态。此时PWM整流器向电网传输有功及容性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。

4)当电压矢量V 端点在圆轨迹DA上运动时，PWM整流器运行于有源逆变状态。此时，PWM整流器向电网传输有功及感性无功功率，电能将从PWM整流器直流侧传输至电网。

显然，要实现PWM整流器的四象限运行，关键在于网侧电流的控制。一方面，可以通过控制PWM整流器交流侧电压，间接控制其网侧电流;另一方面，也可通过网侧电流的闭环控制，直接控制PWM整流器的网侧电流。

本文所述控制算法均属于后者。