电压型PWM整流器的工作原理详解

电压型PWM整流器工作时通常要求电网侧的功率因数为1，假设PWM整流器的输入端交流电压和交流电流分别为

图10-3是图10-2a中PWM整流器的交流侧等效电路，其中L和R分别为整流器折合到交流网侧的电感和电阻，u_N为整流器交流电压u_ab的基波分量，由图可得交流回路的电压相量方程式为

假设与之间的相角为ϕ，与之间的相角为θ，则电网向负载提供电能时的VSR相量图如图10-4a所示，负载向电网反馈电能时的相量图如图10-4b所示。

图10-3 PWM整流器交流侧等效电路图

图10-4 电压型PWM整流器控制相量图(https://www.xing528.com)

a）整流工况 b）逆变工况

由式10-3和矢量图10-4可知：如果电网侧电压和电感L、电阻R为已知量，那么只要控制好的幅值和相位，也就控制了的幅值和相位。反之，只要控制了的幅值和相位，也就控制了的幅值和相位，因此式10-3是实现PWM整流器控制的基本原理公式。

由图10-2可知，u_ab可以取u_dc和-u_dc两个值，另外整流器还存在某一桥臂的IGBT和另一桥臂的二极管同时导通的情况——例如图10-2所示电压、电流方向下VD₁和VT₃同时导通，此时整流器交流侧被IGBT短路，即u_ab=0。根据IGBT和二极管的不同导通组合，整流器共有8种工作模式，表10-1列出了各种模式下u_ab的取值、i_s的变化情况、交流侧与中间直流环节之间的能量传输关系。

表10-1 VSR整流器的工作模式

对于图10-2中的VSR，存在下式：

利用式10-4可以对表10-1中的电流变化情况进行详细的分析，同时需要注意到该整流器具有u_dc＞u_s的升压特性。