PWM整流器的电压控制策略研究
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电气传动２０００年第３期
ＰＷＭ整流器的电压控制策略研究
浙江大学 毛鸿沈琦吴兆麟
搞，ｔ通过对ＰｗＭ开关模式整流器（ｓＭＲ）交流侧相量关系的分析，提出一种通过矢量合成对整流器交流 侧基渡电压的幅值和相位实现协调控制的方法。仿真和实验证明，整流器可工作于功率因数近似为ｌ的整流或 逆变状态。
美■词：整流逆变功率因散校正正弦脉宽调制
万方数据
本文对整流器交流侧相量关系进行了分析， 推导了整流器稳态时单位功率因数运行的充分必 要条件，提出一种采用矢量合成原理获得整流器 近似单位功率因数的方法。该方法根据单位功率 因数下的整流器相量关系，通过矢量合成构造出 控制信号用于整流器的电压控制。该控制方法原 理简单，开关机理清楚，控制电路不需要高品质 宽频带的电流传感器，降低了系统成本。该控制 策略对三相ＰｗＭ整流器同样适用。
图４控制系统框图
４仿真与实验结果
按上述原理设计出单向整流器实验装置，开 关频率设定在２０ ｋＨｚ，电感Ｌ一５ ｍＨ，电感串联 等效电阻Ｒ，一０．４ ｎ，输出直流电压为３６０ Ｖ，负 载电阻ＲＬ一１２０ ０。图５ａ为整流器处于整流状态 时的输入电压、电流波形，电流超前电压约１６。。 图５ｂ为整流器处于逆变状态时的输人电压、电流
ａ Ｕｎｉｔｙ Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｓ１ｎｕ８０ｉｄａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｏｏｓｔ Ｔｙｐｅ Ｔｈｒｅｅ—
Ｐｈａｓｅ ＲｅｃｔｌｆＬｅｒ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｉｎｄ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．１９８８，３５（４）：５０８
～Ｓ１５
３郑额楠，年英梅等．三相ＡＣ—ＤＣ电压潦型变流器主电路参数 关系的仿真研究．电气传动，１９９８，（２）
＿＿’
－－‘
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ｋ
和
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ｈ ｔ●
～ ●ｊ
、
兰兰竺翌！！塑±堑！塑
加”∞ ＂
＂∞ ＂∞
恐蛳
图７整流器输人电压和电流仿真渡形 电流放大２５倍
（ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
５结论
一
＿
～』 ＇ ｌ，
Ｌ Ｊ、
／
ｙ ■ Ｌ，
＼／ ＼ ， ｒ 、 。，
Ｋ ／ ７＼
凡 ／ ７、
２２ 万方数据
ｕ。，’合成后作为整流器的电压按控制信号ｕ—ｗ’。 通过对输出电压乩的ＰＩ调节控制电感电压ｕ。７ 的大小，闭环系统可以实现功率的自动平衡。
圈３矢量合成电压控制原理
３控制系统
按上述原理设计的控制系统框图如图４所 示，电网电压信号的同步与取样由锁相环、计数 器、Ｅ２ＰＲＯＭ（Ｉ）和Ｄ／Ａ转换器（Ｉ）组成。锁相 环用于跟踪电网频率，其输出作为计数器的计数 时钟，正弦渡存储于Ｅ２ＰＲＯＭ中，通过计数器读 出。输入电压信号经峰值整流滤波后作为Ｄ／Ａ转 换器的参考电压，使ＤｒＡ输出的正弦信号幅值可 以跟踪电网电压的波动。Ｅ２ＰＲＯＭ（Ⅱ）中存储的 是移相９０。的余弦波形，取出该波形与电压误差 信号相乘后得到电感电压控制信号，该信号与电 网电压信号相加合成后作为整流器电压控制信 号。当输出电压高于期望的电压时，ＰＩ调节器输 出电压变为负值，使电感电压控制信号反相，系统 将自动地由整流转化为逆变状态。
引证文献(12条)
1.王晓晨.杨公训.潘志刚.孙凤香 三相PWM整流器智能功率因数控制方案的研究[期刊论文]-电力电子技术 2005(3) 2.苏长胜 基于dSPACE-DWO模块的虚拟电网磁链定向三电平整流器研究[期刊论文]-煤矿机械 2013(3) 3.李天峰.唐存东.王志平 主板工作原理与检修[期刊论文]-内江科技 2009(8) 4.田君龙.陈荣 直驱风力发电三相并网逆变电源研究[期刊论文]-科学技术与工程 2013(2) 5.王建良.吴冰 PWM整流器中支撑电容的研究[期刊论文]-电气传动 2006(6) 6.李大虎.石新春 三相电压型PWM整流器及其控制策略的仿真[期刊论文]-大功率变流技术 2010(3) 7.苏岗 基于DB20小波的PWM整流器去噪研究[期刊论文]-电子测试 2008(9) 8.王晓峰 基于DSP的三相PWM整流器[期刊论文]-应用科技 2008(6) 9.刘振来.张丁喜.何湘宁 三逆变桥的组合逆变/充电器主电路设计[期刊论文]-电气传动 2007(11) 10.陶松 工业主板开机电路分析及故障检修[期刊论文]-电子世界 2012(8) 11.高祖昌.苏岗.黄金.谢望玉 小波分析在PWM整流器去噪中的研究[期刊论文]-中国测试技术 2008(5)
”一ｗ，其基波分量“ｎｗ。与电网电压“Ｎ、电感基波电
压ｎ。之间满足相量关系
【，Ｎ—ＵＬｌ＋ＵＡＮｌ
（１）
图１单相整流器主电路结构
忽略电感电流的高次谐波，整流器具有单位 功率因数时的电压相量图如图２所示。图２ａ对应 整流状态，整流器交流侧基波电压滞后电网电压 ａ角；图２ｂ对应逆变状态，整流器交流侧基波电 压超前电网电压ａ角。可见，通过控制整流器交流 侧基波电压的幅值和相位即可控制整流器功率的 流向和功率因数角。根据ＳＰｗＭ理论，整流器可
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ＣｏｎｔｒＯＩ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ＰＷＭ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
Ｍａｏ Ｈｏ“ｇ Ｓｈｅｎ Ｑｉ Ｗｕ Ｚｈａ０１ｉｎ
ｔｈｅ姗 Ａｈｔｒ＿ｃｔ；Ｂａ３ｅｄ ｏｎ ｔｈｅａｎａｌｙｓｌｓｏｆ ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｓｏｆ ｔｈｅｒｅｃｔｉ矗ｅｒ＇ａｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｊｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉ力ｗｈｉｃｈ
耻√笔学
㈤
式（６）为整流器稳态时的功率平衡式，当式中的电
网电压ｕｘ或负载凰扰动时，功率平衡被破坏， 通过对电感电压己，ｕ的调节可使功率重新平衡，
且维持直流输出电压不变。在Ｕ。，的调节过程中， 只要保证电感电压滞后或超前输入电压９０。，则 图２所示的电压相量图就可以保证，整流器就具 有单位功率因数。系统控制原理图见图３，输入电 压采样信号己，ｗ ７和移相９０。的电感电压控制信号
硬焉百耵万丙再ｉ丽
２３
PWM整流器的电压控制策略研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
毛鸿， 沈琦， 吴兆麟， Mao Hong， Shen Qi， Wu Zhaolin 浙江大学
电气传动 ELECTRIC DRIVE 2000,30(3) 12次
参考文献(3条) 1.Rusong Wu;Shashi B Dewan;Gordon R Slemon A PWM AC-to-DC Converter with Fixed Switching Frequency [外文期刊] 1990(04) 2.Juan W Dixon;Boon-Teck ooi Indirect Current Control of a Unity Power Factor Sinusoidal Current Boost Type ThreePhase Rectifier 1988(04) 3.郑颖楠;年英梅 三相AC-DC电压源型变流器主电路参数关系的仿真研究 1998(02)
感参数确定：口一ａｒｃｔｇ（Ｒ，／乩），实验选用的电感
口＝１４．３。。实验结果和理论分析基本一致。若要获 得理想的单位功率因数，可将电感等效电阻上的 电压用于相量的合成，电阻上的电压相量和输入 电压方向一致，其大小随输入电流变化，而输入电 流的大小由电压误差信号决定，因此可以将电压 误差信号取样后控制电阻电压相量的大小口］。
单位功率因数的充分必要条件，设整流器直流输 出电压为玑，调制信号的调制比为ｍ，则交流侧
基波电压有效值为
ｕ。一些
（２）
￣／２
由相量图可得
ＵＡＮｌｃｏｓｄ—ＵＮ
（３）
将式（２）代入式（３）得
。。。。。一三娶坠
（４）
Ｕｄ
式（４）即是整流器达到稳态时功率因数为１
的充要条件，等式中的４个变量相互耦合，相互关
联，要使等式成立，ｍ和ｃｏｓｎ必须协调控制…。文
２】
皇墨竺塑！！！！±苎！塑
看成功率放大器，它将调制信号成正比地放大为 功率信号，调节调制信号的幅值与相位就可实现 对整流器交流侧基波电压的幅值和相位的控制，
Ｎ文， 幺一 从而控制整流器的功率流向与功率因数角。 厶文
ＬｏＩ
（ａ）
崮２整流器相量关系图 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
图２所示的直角三角形是整流器稳态时具有
凡
，、 一
ｈ
、
，、 ，
Ｗ
、
，、
～
（ｂ）
田５实验波形 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态 横轴：５ ｍｓ／格Ｉ电压“Ｎ；１２５ Ｖ／格｝电流ｉＮ：５Ａ／格
邸ｔ秘
图６考虑电感等效电阻时的整流器相量图 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
图７为上述实验参数下的数字仿真结果，图 ７ａ、７ｂ分别对应整流器整流和逆变状态时的输入 电压和电流波形，和实验结果基本一致。
波形，电流和电压几乎反相，但存在约１６６的相 差。引起上述相位差的原因是：原理分析和控制系 统设计时没有考虑输入电感的等效电阻，而实际 电路中的电感等效电阻使电感电流相量和电压相 量之间不再成垂直关系。图６为考虑电感电阻的 相量图，从图上可以清楚地看到，整流状态时电流 超前电压口相角，逆变状态时电流超前负电压相 量口相角，二者功率因数基本相同。口的大小由电
●考立献
Ｂ．Ｄｅ啪，Ｇｏｒｄｏｎ ｌ Ｒｕｓｏ“ｇ Ｗｕ，Ｓｈａ８ｈｉ
Ｒ．Ｓｌｅｍｏｎ．Ａ ＰｗＭ
ＡＣ—ｔｏ—ＤＣ Ｃｏｎｖｅｎ盯ｗ Ｌｔｈ Ｆｉｘｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃ”１ＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ Ｉｎｄ．Ａｐｐｌ．，１９９０ｔ ２６（４）：８８０～８８５
２ Ｊｕａｎ Ｗ．Ｄｌｘｏｎ ａｎｄ Ｂｏｏｎ—Ｔｅｃｋ ｏｏｌ Ｉｎｄｌｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ
献［３］没有提出ｍ和ｃ。ｓｎ协调控制的具体方法，
而文献［２］提出的方法较为复杂，本文通过对整流
器交流侧相量的进一步分析，提出一种简化的控
制方法。
在图２的电压直角三角形条件下，假设整流
器Fra Baidu bibliotek一个无损的开关网络，则稳态时电网输入平
均功率等于整流器直流输出功率
ｒ，２
ｕＮ，ｗ一等
（５）
将Ｊｘ＝ｕ Ｌ１／（叫Ｌ）代入式（５）可得
２控制原理
交流调速系统用ｓＰｗＭ控制技术，实现了逆 万方数据
变器的可逆运行。整流电路采用和逆变器相同的
拓扑结构和控制方法，以电网作为有源负载，理论
上也可实现可逆运行。图ｌ为单相开关型整流器
主电路结构图。将工频正弦信号用三角波调制后
作为功率管ｖＩ，～ｖＩ。的控制信号。稳态时整流器
交流侧可得到含有高频分量的工频正弦电压
本文读者也读过(7条) 1. 毛鸿.沈琦.吴兆麟 移相式可逆功率因数校正的研究[期刊论文]-电子电力技术2000,34(2) 2. 毛鸿.吴兆麟.王毅.刘树林.Mao Hong.Wu Zhaolin.Wang Yi.Liu Shulin 三相电压型PWM整流器无电流传感器控 制策略研究[期刊论文]-电工技术学报2001,16(2) 3. 刘志刚.李宝昌.汪至中.LIU Zhi-gang.LI Bao-chang.WANG Zhi-zhong 用脉冲整流器实现的电子模拟功率负载 [期刊论文]-北方交通大学学报2001,25(1) 4. 王卫.张伟强.高国安 输出电压可调的高功率因数整流器[期刊论文]-电子电力技术2000,34(2) 5. 毛鸿.吴兆麟.王毅.李广勇 SPWM变换器无死区滞后控制技术的研究[期刊论文]-电力电子技术2000,34(4) 6. 游林儒.王炎.毕淑娥 可控整流器在非理想运行条件下的谐波分析[期刊论文]-电力电子技术2000,34(3) 7. 薄春辉.曲万春.刘志妩 整流器直流侧保护电路的分析与计算[期刊论文]-机械设计与制造2001(3)
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｙｊｎｇ ｉｎｖｅ ｒｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｌｏｎ ＳＰＷＭ
１ 引言
传统整流方式常采用相控整流或不控整流方 式。相控整流方式存在动态响应慢、深控下网侧功 率因数低等缺点。不控整流方式也存在如下缺点： 整流器从电网吸取畸变的电流，造成电网的谐波 污染；直流侧能量无法回馈电网。近年提出的开关 模式整流器（ＳＭＲ）口ｏ。］，可以克服相控和不控整 流的缺点，具有高功率因数、低电流谐波、电能可 逆、动态响应快等优点。ＳＭＲ整流器的控制策略 有直接电流控制口１和间接电流控制口’”之分，直接 电流控制可以获得优良的动态和静态性能，但是 需要电流控制器和宽频带高品质的瞬态电流检测 器，控制较复杂。文献［２］提出通过整流桥输入端 基波电压间接控制输人电流的策略（简称电压控 制策略），其优点是不需要检测瞬态电流、控制机 理清晰。本文受文献［２］启发，提出一种简化的电 压控制策略，理论分析和实验结果证明了本文方 案的可行性。
ｔｈⅢｔｉ矗ｅｆ ｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ Ａｃ ｖｏｌｔ８９ｅａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｒｐ。ｒ矗ｔｅｌｙ Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙ—
ｓＩｓ ｔｈａｔ
ｃａｎ ｏｐｅｒａｔｅａｓ ｒｅｃｔｌｆｉｅｒａｎｄ ｉｎｖｅｎｅｒｗｌｔｈ ｕｎｉｔｙ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ．
ＰＷＭ整流器的电压控制策略研究
浙江大学 毛鸿沈琦吴兆麟
搞，ｔ通过对ＰｗＭ开关模式整流器（ｓＭＲ）交流侧相量关系的分析，提出一种通过矢量合成对整流器交流 侧基渡电压的幅值和相位实现协调控制的方法。仿真和实验证明，整流器可工作于功率因数近似为ｌ的整流或 逆变状态。
美■词：整流逆变功率因散校正正弦脉宽调制
万方数据
本文对整流器交流侧相量关系进行了分析， 推导了整流器稳态时单位功率因数运行的充分必 要条件，提出一种采用矢量合成原理获得整流器 近似单位功率因数的方法。该方法根据单位功率 因数下的整流器相量关系，通过矢量合成构造出 控制信号用于整流器的电压控制。该控制方法原 理简单，开关机理清楚，控制电路不需要高品质 宽频带的电流传感器，降低了系统成本。该控制 策略对三相ＰｗＭ整流器同样适用。
图４控制系统框图
４仿真与实验结果
按上述原理设计出单向整流器实验装置，开 关频率设定在２０ ｋＨｚ，电感Ｌ一５ ｍＨ，电感串联 等效电阻Ｒ，一０．４ ｎ，输出直流电压为３６０ Ｖ，负 载电阻ＲＬ一１２０ ０。图５ａ为整流器处于整流状态 时的输入电压、电流波形，电流超前电压约１６。。 图５ｂ为整流器处于逆变状态时的输人电压、电流
ａ Ｕｎｉｔｙ Ｐｏｗｅｒ Ｆａｃｔｏｒ Ｓ１ｎｕ８０ｉｄａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｂｏｏｓｔ Ｔｙｐｅ Ｔｈｒｅｅ—
Ｐｈａｓｅ ＲｅｃｔｌｆＬｅｒ．ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｉｎｄ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．１９８８，３５（４）：５０８
～Ｓ１５
３郑额楠，年英梅等．三相ＡＣ—ＤＣ电压潦型变流器主电路参数 关系的仿真研究．电气传动，１９９８，（２）
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兰兰竺翌！！塑±堑！塑
加”∞ ＂
＂∞ ＂∞
恐蛳
图７整流器输人电压和电流仿真渡形 电流放大２５倍
（ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
５结论
一
＿
～』 ＇ ｌ，
Ｌ Ｊ、
／
ｙ ■ Ｌ，
＼／ ＼ ， ｒ 、 。，
Ｋ ／ ７＼
凡 ／ ７、
２２ 万方数据
ｕ。，’合成后作为整流器的电压按控制信号ｕ—ｗ’。 通过对输出电压乩的ＰＩ调节控制电感电压ｕ。７ 的大小，闭环系统可以实现功率的自动平衡。
圈３矢量合成电压控制原理
３控制系统
按上述原理设计的控制系统框图如图４所 示，电网电压信号的同步与取样由锁相环、计数 器、Ｅ２ＰＲＯＭ（Ｉ）和Ｄ／Ａ转换器（Ｉ）组成。锁相 环用于跟踪电网频率，其输出作为计数器的计数 时钟，正弦渡存储于Ｅ２ＰＲＯＭ中，通过计数器读 出。输入电压信号经峰值整流滤波后作为Ｄ／Ａ转 换器的参考电压，使ＤｒＡ输出的正弦信号幅值可 以跟踪电网电压的波动。Ｅ２ＰＲＯＭ（Ⅱ）中存储的 是移相９０。的余弦波形，取出该波形与电压误差 信号相乘后得到电感电压控制信号，该信号与电 网电压信号相加合成后作为整流器电压控制信 号。当输出电压高于期望的电压时，ＰＩ调节器输 出电压变为负值，使电感电压控制信号反相，系统 将自动地由整流转化为逆变状态。
引证文献(12条)
1.王晓晨.杨公训.潘志刚.孙凤香 三相PWM整流器智能功率因数控制方案的研究[期刊论文]-电力电子技术 2005(3) 2.苏长胜 基于dSPACE-DWO模块的虚拟电网磁链定向三电平整流器研究[期刊论文]-煤矿机械 2013(3) 3.李天峰.唐存东.王志平 主板工作原理与检修[期刊论文]-内江科技 2009(8) 4.田君龙.陈荣 直驱风力发电三相并网逆变电源研究[期刊论文]-科学技术与工程 2013(2) 5.王建良.吴冰 PWM整流器中支撑电容的研究[期刊论文]-电气传动 2006(6) 6.李大虎.石新春 三相电压型PWM整流器及其控制策略的仿真[期刊论文]-大功率变流技术 2010(3) 7.苏岗 基于DB20小波的PWM整流器去噪研究[期刊论文]-电子测试 2008(9) 8.王晓峰 基于DSP的三相PWM整流器[期刊论文]-应用科技 2008(6) 9.刘振来.张丁喜.何湘宁 三逆变桥的组合逆变/充电器主电路设计[期刊论文]-电气传动 2007(11) 10.陶松 工业主板开机电路分析及故障检修[期刊论文]-电子世界 2012(8) 11.高祖昌.苏岗.黄金.谢望玉 小波分析在PWM整流器去噪中的研究[期刊论文]-中国测试技术 2008(5)
”一ｗ，其基波分量“ｎｗ。与电网电压“Ｎ、电感基波电
压ｎ。之间满足相量关系
【，Ｎ—ＵＬｌ＋ＵＡＮｌ
（１）
图１单相整流器主电路结构
忽略电感电流的高次谐波，整流器具有单位 功率因数时的电压相量图如图２所示。图２ａ对应 整流状态，整流器交流侧基波电压滞后电网电压 ａ角；图２ｂ对应逆变状态，整流器交流侧基波电 压超前电网电压ａ角。可见，通过控制整流器交流 侧基波电压的幅值和相位即可控制整流器功率的 流向和功率因数角。根据ＳＰｗＭ理论，整流器可
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｎ ｔｈｅ ＣｏｎｔｒＯＩ Ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ＰＷＭ Ｒｅｃｔｉｆｉｅｒ
Ｍａｏ Ｈｏ“ｇ Ｓｈｅｎ Ｑｉ Ｗｕ Ｚｈａ０１ｉｎ
ｔｈｅ姗 Ａｈｔｒ＿ｃｔ；Ｂａ３ｅｄ ｏｎ ｔｈｅａｎａｌｙｓｌｓｏｆ ｔｈｅｖｅｃｔｏｒｓｏｆ ｔｈｅｒｅｃｔｉ矗ｅｒ＇ａｃｏｎｔｒｏｌ ｓｃｈｅｍｅ ｊｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ，ｉ力ｗｈｉｃｈ
耻√笔学
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式（６）为整流器稳态时的功率平衡式，当式中的电
网电压ｕｘ或负载凰扰动时，功率平衡被破坏， 通过对电感电压己，ｕ的调节可使功率重新平衡，
且维持直流输出电压不变。在Ｕ。，的调节过程中， 只要保证电感电压滞后或超前输入电压９０。，则 图２所示的电压相量图就可以保证，整流器就具 有单位功率因数。系统控制原理图见图３，输入电 压采样信号己，ｗ ７和移相９０。的电感电压控制信号
硬焉百耵万丙再ｉ丽
２３
PWM整流器的电压控制策略研究
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)： 被引用次数：
毛鸿， 沈琦， 吴兆麟， Mao Hong， Shen Qi， Wu Zhaolin 浙江大学
电气传动 ELECTRIC DRIVE 2000,30(3) 12次
参考文献(3条) 1.Rusong Wu;Shashi B Dewan;Gordon R Slemon A PWM AC-to-DC Converter with Fixed Switching Frequency [外文期刊] 1990(04) 2.Juan W Dixon;Boon-Teck ooi Indirect Current Control of a Unity Power Factor Sinusoidal Current Boost Type ThreePhase Rectifier 1988(04) 3.郑颖楠;年英梅 三相AC-DC电压源型变流器主电路参数关系的仿真研究 1998(02)
感参数确定：口一ａｒｃｔｇ（Ｒ，／乩），实验选用的电感
口＝１４．３。。实验结果和理论分析基本一致。若要获 得理想的单位功率因数，可将电感等效电阻上的 电压用于相量的合成，电阻上的电压相量和输入 电压方向一致，其大小随输入电流变化，而输入电 流的大小由电压误差信号决定，因此可以将电压 误差信号取样后控制电阻电压相量的大小口］。
单位功率因数的充分必要条件，设整流器直流输 出电压为玑，调制信号的调制比为ｍ，则交流侧
基波电压有效值为
ｕ。一些
（２）
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ＵＡＮｌｃｏｓｄ—ＵＮ
（３）
将式（２）代入式（３）得
。。。。。一三娶坠
（４）
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式（４）即是整流器达到稳态时功率因数为１
的充要条件，等式中的４个变量相互耦合，相互关
联，要使等式成立，ｍ和ｃｏｓｎ必须协调控制…。文
２】
皇墨竺塑！！！！±苎！塑
看成功率放大器，它将调制信号成正比地放大为 功率信号，调节调制信号的幅值与相位就可实现 对整流器交流侧基波电压的幅值和相位的控制，
Ｎ文， 幺一 从而控制整流器的功率流向与功率因数角。 厶文
ＬｏＩ
（ａ）
崮２整流器相量关系图 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
图２所示的直角三角形是整流器稳态时具有
凡
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（ｂ）
田５实验波形 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态 横轴：５ ｍｓ／格Ｉ电压“Ｎ；１２５ Ｖ／格｝电流ｉＮ：５Ａ／格
邸ｔ秘
图６考虑电感等效电阻时的整流器相量图 （ａ）整流状态 （ｂ）逆变状态
图７为上述实验参数下的数字仿真结果，图 ７ａ、７ｂ分别对应整流器整流和逆变状态时的输入 电压和电流波形，和实验结果基本一致。
波形，电流和电压几乎反相，但存在约１６６的相 差。引起上述相位差的原因是：原理分析和控制系 统设计时没有考虑输入电感的等效电阻，而实际 电路中的电感等效电阻使电感电流相量和电压相 量之间不再成垂直关系。图６为考虑电感电阻的 相量图，从图上可以清楚地看到，整流状态时电流 超前电压口相角，逆变状态时电流超前负电压相 量口相角，二者功率因数基本相同。口的大小由电
●考立献
Ｂ．Ｄｅ啪，Ｇｏｒｄｏｎ ｌ Ｒｕｓｏ“ｇ Ｗｕ，Ｓｈａ８ｈｉ
Ｒ．Ｓｌｅｍｏｎ．Ａ ＰｗＭ
ＡＣ—ｔｏ—ＤＣ Ｃｏｎｖｅｎ盯ｗ Ｌｔｈ Ｆｉｘｅｄ Ｓｗｉｔｃｈｉｎｇ Ｆｒｅｑｕｅｎｃ”１ＥＥＥ
Ｔｒａｎｓ Ｉｎｄ．Ａｐｐｌ．，１９９０ｔ ２６（４）：８８０～８８５
２ Ｊｕａｎ Ｗ．Ｄｌｘｏｎ ａｎｄ Ｂｏｏｎ—Ｔｅｃｋ ｏｏｌ Ｉｎｄｌｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ
献［３］没有提出ｍ和ｃ。ｓｎ协调控制的具体方法，
而文献［２］提出的方法较为复杂，本文通过对整流
器交流侧相量的进一步分析，提出一种简化的控
制方法。
在图２的电压直角三角形条件下，假设整流
器Fra Baidu bibliotek一个无损的开关网络，则稳态时电网输入平
均功率等于整流器直流输出功率
ｒ，２
ｕＮ，ｗ一等
（５）
将Ｊｘ＝ｕ Ｌ１／（叫Ｌ）代入式（５）可得
２控制原理
交流调速系统用ｓＰｗＭ控制技术，实现了逆 万方数据
变器的可逆运行。整流电路采用和逆变器相同的
拓扑结构和控制方法，以电网作为有源负载，理论
上也可实现可逆运行。图ｌ为单相开关型整流器
主电路结构图。将工频正弦信号用三角波调制后
作为功率管ｖＩ，～ｖＩ。的控制信号。稳态时整流器
交流侧可得到含有高频分量的工频正弦电压
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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｒｅｃｔｉｆｙｊｎｇ ｉｎｖｅ ｒｔｉｎｇ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ ｃｏｒｒｅｃｔｌｏｎ ＳＰＷＭ
１ 引言
传统整流方式常采用相控整流或不控整流方 式。相控整流方式存在动态响应慢、深控下网侧功 率因数低等缺点。不控整流方式也存在如下缺点： 整流器从电网吸取畸变的电流，造成电网的谐波 污染；直流侧能量无法回馈电网。近年提出的开关 模式整流器（ＳＭＲ）口ｏ。］，可以克服相控和不控整 流的缺点，具有高功率因数、低电流谐波、电能可 逆、动态响应快等优点。ＳＭＲ整流器的控制策略 有直接电流控制口１和间接电流控制口’”之分，直接 电流控制可以获得优良的动态和静态性能，但是 需要电流控制器和宽频带高品质的瞬态电流检测 器，控制较复杂。文献［２］提出通过整流桥输入端 基波电压间接控制输人电流的策略（简称电压控 制策略），其优点是不需要检测瞬态电流、控制机 理清晰。本文受文献［２］启发，提出一种简化的电 压控制策略，理论分析和实验结果证明了本文方 案的可行性。
ｔｈⅢｔｉ矗ｅｆ ｐｌｉｔｕｄｅ ａｎｄ ｐｈａｓｅ ｏｆ Ａｃ ｖｏｌｔ８９ｅａｒｅ ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ ｃｏｒｐ。ｒ矗ｔｅｌｙ Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｒｅｓｕｌｔｓｖｅｒｉｆｙ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙ—
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ｃａｎ ｏｐｅｒａｔｅａｓ ｒｅｃｔｌｆｉｅｒａｎｄ ｉｎｖｅｎｅｒｗｌｔｈ ｕｎｉｔｙ ｐｏｗｅｒ ｆａｃｔｏｒ．