矩陣式整流器輸入功率因數(shù)補(bǔ)償算法

該補(bǔ)償策略利用PI調(diào)節(jié)器產(chǎn)生最佳補(bǔ)償角度，PI調(diào)節(jié)器的輸入為期望功率因數(shù)角ψ*及實(shí)際功率因數(shù)角ψ的正弦值之差△e=sinψ*-sinψ。
PI調(diào)節(jié)器的輸出經(jīng)過(guò)限幅環(huán)節(jié)后，作為設(shè)定的輸入電流角位移γcomp送入電流型SVM算法，進(jìn)行調(diào)制度計(jì)算。由于矩陣式整流器的輸入功率因數(shù)通常要求為1，因此sinψ*=0，當(dāng)sinψ自動(dòng)跟蹤sinψ*時(shí)，矩陣式整流器即可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行。為了計(jì)算sinψ，需將ua,b,c和ia,b,c變換至兩相靜止α，β坐標(biāo)系下，得到[usα usβ]T和[isα isβ]T，變換矩陣如下：


5 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析
在一臺(tái)基于IGBT的矩陣式整流器實(shí)驗(yàn)樣機(jī)中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。采用TMS320F2812型DSP作為主控制器，實(shí)現(xiàn)SVM算法和功率因數(shù)補(bǔ)償算法；利用XC9572XL型CPLD進(jìn)行脈沖分配和四步換流策略的實(shí)施；由G80N60UFD型IGBT構(gòu)成主電路。各參數(shù)為：輸入電壓每相90 V／50 Hz，輸入濾波器
3 mH／13μF，輸出濾波器9 mH／20μF，阻感負(fù)載25 Ω／5 mH．開(kāi)關(guān)頻率12 kHz，PI調(diào)節(jié)器中比例系數(shù)Kp=0．1，積分時(shí)間常數(shù)Ki=50。圖4示出2種不同工況下，補(bǔ)償前后網(wǎng)側(cè)輸入電壓、電流ua，ia和輸出電流Io的實(shí)驗(yàn)波形。

可見(jiàn)，未加入補(bǔ)償算法時(shí)，濾波后的ia與ua存在相位差，且輸入電流幅值越小，相位差越大，功率因數(shù)越低。對(duì)比相同工況下加入補(bǔ)償算法前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可見(jiàn)所提出的功率因數(shù)補(bǔ)償算法在不同負(fù)載工況下，均能使矩陣式整流器工作在單位輸入功率因數(shù)。同時(shí)，加入補(bǔ)償算法后，輸入電流幅值有所降低，這是由于輸入電流中無(wú)功分量減少造成的，有利于減小矩陣式整流器和線路上的損耗。

6 結(jié)論
分析了輸入濾波器對(duì)矩陣式整流器輸入功率因數(shù)所造成的影響，提出了一種基于電流型空間矢量調(diào)制策略的輸入功率因數(shù)補(bǔ)償算法。該補(bǔ)償算法根據(jù)輸入電流、電壓的實(shí)際檢測(cè)，利用PI調(diào)節(jié)器計(jì)算最佳補(bǔ)償角度，并通過(guò)電流型空間矢量調(diào)制策略實(shí)現(xiàn)矩陣式整流器的最大功率因數(shù)運(yùn)行。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在任意負(fù)載工況下，該補(bǔ)償策略均可有效提高矩陣式整流器的輸入功率因數(shù)，使之更接近1，減小了系統(tǒng)對(duì)電網(wǎng)的不利影響。同時(shí)由于輸入電流中無(wú)功分量的減少，輸入電流的幅值有所降低，有利于減少電能損耗。采用所提出的算法，可以有效改善矩陣式整流器的輸入性能，減小無(wú)功功率的消耗。