变频器PWM整流器的间接电流控制

    间接电流控制和SPWM逆变器一样，为了使输入电流达到正弦的目的，功率管VT1～VT4需采用SPWM控制模式，即将工频正弦信号用三角波调制后得到作为功率管VT1～VT4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uAN，其基波分量为uAN1与电网电压uN、电感基波电压uL1之间满足如下相量关系：

    AN1=N - L1    (4-5)

    忽略电感电流的高次谐波，整流器具有单位功率因数时的基波电压相量图如图4-9所示，图4-9(a)对应整流状态，整流器交流侧基波电压滞后电网电压相位角α；图4-9(b)对应逆变状态，整流器交流侧基波电压超前电网电压相位角α。

    图4-9    整流器具有单位功率因数时的基波电压相量图

    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。图4-9所示的直角三角形是整流器稳态时具有单位功率因数的充分必要条件，设整流器输出直流电压为Ud，调制信号的调制比为m，则交流侧基波电压有效值为

    (4-6)

由相量图可得

   UAN1cosα=UN    (4-7)

即

    (4-8)

    上式即是整流器稳态时功率因数为1的充分必要条件。等式中的四个变量相互关联，要使等式成立，调制信号的调制比m和相位角α必须协调控制。对于SPWM控制方式的逆变器来说，在调制比m≤1时则有

   m=UAN1/Ed    (4-9)

由图4-9得

   UAN1=UNm/cosα    (4-10)

把式(4-10)代入式(4-9)得调制比

   m=UNm/Udcosα    (4-11)

在UN和α为定值的情况下，由式(4-11)可得

   Ud ∝ I/m1    (4-12)

通过改变调制比m，即可调节电压Ud。此外，当调制比m>1时，会加大整流器输出电压的畸变，建议调制比m应取小于1，即直流输出电压Ud大于电网电压的峰值。

    在整流器输入端的电感L主要作用是滤去高频电流，其电感值不大，因而工频基波电流在电感上的压降相对电网电压很小，当负载变化时，功率调节的过程中，整流器输入基波电压值和电网电压值很接近，调制比的变化范围很小。因此，对于负载的变化，可采用调制比不变、调节相位角以调节输入功率的控制方式来实现直流端电压恒定。系统的控制框图如图4-10所示。

    图4-10    系统的控制框图

    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。

（作者稿费要求：需要高清无水印文章的读者3元每篇，请联系客服，谢谢！在线客服：）