单相PWM整流器的高品质输入电流实现

　　假如式(2) 中的指令电流幅值Im不含二次谐波，那么， 指令电流is中的三次谐波就可以完全消除。

　　本文利用电压外环PI控制器的自动调节能力， 提出了一种简单有效的方法， 以期对Im每隔Ts/2周期进行一次采样保持， 其仿真结果验证了该方法的可行性。

　　输入电流的滤波原理如图5所示。若对指令电流is的幅值Im进行采样， 在TA时刻， 采样点为图中的A点， 二次谐波相位为φ， 那么有：

　图5 输入电流滤波原理.

　　若用零阶保持器使Im=IA保持半个周期再进行采样， 那么， 在下一个采样点B点， 有：

　　再依此规律进行采样保持， 可得出指令电流幅值为：

　　这样， 指令电流is的幅值Im就优化为一个固定值。

　　同理， 假如在TD时刻进行采样， 采样点为图中的D点， 二次谐波相位为φ， 那么， 指令电流幅值就会在直线DE上下波动。此时有：

　　对于一个特定的系统， 指令电流幅值Im是一定的， 即ImA=ImD。利用电压外环PI控制器的自动调节功能抬升或拉低PI控制器的输出， 就可实现指令电流幅值Im的自动调节。假定指令电流幅值Im是沿着直线ABC的， 则有Im=IA。若采样的时刻点是TD+TsN/2， 则采样点势必会在直线DE上。而由于PI控制器具有自动调节能力， 其输出自然就会被抬升， 这将使得直线DE与直线ABC重合。

　　将该方法应用于仿真模型，所得到改善后的输入电流波形如图6所示。

　　图7所示是改善后的输入电流的FFT分析图。

图6 改善后的输入电流波形

图7 改善后的输入电流FFT分析

　　由图可见， 改善后的输入电流谐波畸变率只有3.31%， 相对改善前有大幅度的减小。三次谐波得到了理想的抑制， 输入电流波形更加接近正弦。从而验证了本文提出的改善电流波形方法的有效性。

　　4 结束语

　　本文在Matlab/Simulink环境下对单相PWM整流器进行了仿真研究。仿真结果证明， 本文提出的改善输入电流的方法可以有效滤除输入电流中的三次谐波， 从而得到高质量的输入电流。