PWM整流装置运行原理分析研究(2)
(1) 相控整流电流谐波含量多，造成电网谐波污染；
(2) 功率因数低；
(3) 能量传递不可逆。
针对谐波问题，各个领域都有提出一些提高整流器自身性能的技术，包括：无源滤波、多重化技术等[1]。但是技术都不是很成熟。
目前研究热点较高的是基于IGBT的PWM整流器。开关器件从早前的晶闸管到目前新兴的各类全控型器件的变迁，是这类整流器的发展的主要动力。其中全控型器的典型代表有IGBT、MOSFET以及GTO。
电力电子变流装置技术的快速和多样性发展促就了PWM整流器的诞生。而且与传统相控整流相比它更易实现数字化，工作效率更高。这类PWM整流器的优势如表1.2。
表1.2 PWM整流器优势
PWM整流器特点
(1) 减少谐波污染；
(2) 可运行于单位功率因数；
(3) 运行状态可逆。
PWM整流器在很长一段时间内没有得到广泛关注，可能有两方面的致因,其一是电力电子器件发展水平的约束，其二是由于谐波问题不是迫在眉睫。而现在，由于治理谐波的迫切性，加快了PWM整流器的研究，给电力电子设备开拓了一个很好的方向。研究PWM整流技术，不断创新也有着特殊的内涵。
1.2 PWM整流器的国内外研究现状
1.3 本文研究内容
本文对 PWM 整流器这一课题的研究限于三相VSR，目的是较完整地分析电压型整流器系统的原理特性，了解整流器整体设计的方法。主要内容如表1.5所示。
表1.5 本文主要内容
本文主要内容
(1)三相 VSR拓扑结构、原理分析和数学模型的建立；
(2)对三相VSR电流控制方法进行研究，并分析调制波产生方法；
(3)主电路参数的设定和SIMULINK仿真。
2 电压型PWM整流器的结构与建模
2.1 PWM整流主电路拓扑结构
随着科技的发展， PWM整流器有如下分类：
PWM整流器按不同角度种类很多，但是从本质上来说，主要就是两类：VSR和CSR。
（1） 三相VSR拓扑结构
图2.1所示是三相半桥式VSR的拓扑。这种结构跟逆变器是非常相似的，只有将整流器的输出端比作一个直流恒压源，交流侧部分则类似于逆变器的电动机。因此，对于逆变器中的PWM技术的掌握也能帮助理解PWM整流器的运行原理。在此主电路中交流侧连入了3个滤波电感，主要作用是用来滤除网侧电流的谐波。
这种结构的三相VSR是最常用的一种整流电路，一般用于三相平衡条件下。
在电网三相不平衡的状况下，半桥式控制的整流器效果会降低，容易发生故障。为了提高实用性，在这里介绍一种适用于这种系统中电路拓扑，如图2.2所示。主要特点是：在电路中又加入三个独立控制的单相支路。通过变压器组成三相四线制。但是三相全桥VSR电路中的功率开关管数量是半桥式的一倍，成本高，结构难，因此除非三相不平衡的特殊情况下，在一般情况很少用到这种结构。
图2.1 三相半桥式VSR拓扑
图2.2 三相全桥VSR拓扑
（2） 三相CSR拓扑结构
如图2.3所示为三相CSR拓扑结构，主电路交流一侧由三个滤波电感和三个电容器构成LC滤波器，起到滤除谐波电流的作用[4]。直流一侧有一个电感，它能使直流侧输出的电压呈现稳定特性。中间是由吹冰个开关管组成的桥路。