PWM整流器中相序调整的新方法

　　设a,b,c 为电网的三相端，a′，b′，c′为整流器三相输入端，其连接方式有：①a′-a,b′-b,c′-c;②a′-b,b′-c,c′-a;③a′-c,b′-a,c′-b;④a′-c,b′-b,c′-a;⑤a′-b,b′-a,c′-c;⑥a′-a,b′-c,c′-b.连接法①是相位直接匹配，在连接法②，③中，电网和整流器相位依次交错但相序一致，用这3 种连接方法能产生正确的驱动波形，线电压分别为：

　　连接法④~⑥中，仅两相交错连接，相序改变，从而影响驱动波形的输出，线电压分别为：

　　式(11)和(8)、式(12)和(9)、式(13)和(10)中线电压互换，又因为式(8)~(10)的输出线电压一致，可推出式(11)~(13)的输出线电压一致，所以整流器的线电压u ab′ ,u cb′ 在6 种进线方式下分别有两种波形且相位差60°，区分这两种波形即可区分接线正确与否。y1=sin(2πt/T+φ)，y2=sin(2πt/T+φ+π/3)，其中T 为周期，φ 为初相角，y1和y2分别是关于时间t 的函数，且y2比y1超前60°。当t=(T/2π)(2kT-φ-π/3)，k=0,1,2…，即y2处于过零点且上升沿位置，此时y1=-√3 /2<0;当t=(T/2π)(2kT-φ)，即y1处于过零点且上升沿位置，此时y2=√3 /2>0.同理，当uab′处于过零点且上升沿位置，通过判断ucb′是否大于零就可判断出输入端接线是否正确。当判断接线错误时，互换uab,ucb可将线电压调整正确，α，β 坐标系下的电压为：

　　互换线电压会导致扇区号呈顺序排列，使电压空间合成矢量的旋转方向也由逆序变成顺序。

　　为保证电压空间合成矢量按照逆序旋转，可从开关器件切换点的时间T1,T2,T3入手，表1,2 分别为逆序旋转和顺序旋转。

　　表1 扇区切换点时间(逆序)

　　表2 扇区切换点时间(顺序)

　　由此可知在互换线电压的基础上还要通过互换切换点时间Ta,Tc,才能使电压空间合成矢量的旋转方向按照逆序旋转。在此线电压是以b 相电压为参考电压，uab,ucb的互换其实也是ua,uc的互换，输入电压与电流相位跟随，所以当判断接线错误时，ia,ic也要互换，α，β 坐标系下的电流iα,iβ为：

　　4 仿真结果

　　仿真参数：网侧电感为5 mH,直流侧电容为1 100 μF,开关频率10 kHz,输出功率15 kW.改变整流器输入端的接线，均可得到图2 所示的效果。

　　图2 仿真波形

　　5 实验结果

　　实验参数与仿真参数一致。由于输入端是线电压，直接观察三相坐标系中电压电流的动态变化不方便，所以图3 中显示的是两相静止坐标系中的电压电流及输出的直流侧负载电压。

　　按照连接法④~⑥进行实验，结果均与图3 一致，说明输入电压与电流跟随且输出直流电压稳定;在15 kW 带载条件下测得的失真度为6.03%.

　　图3 实验波形

　　6 结论

　　针对PWM 整流器输入端的相序进行了研究，提出了一种可自动调整相序的方法。通过互换线电压、AC 相电流与改变扇区号在空间中的排列方向，使整流器在和电网相序不一致的情况下也能正常工作。该方法用在功率为15 kW 中频逆变电源的整流器中，运行良好、稳定。