单相PWM整流器：低通滤波与动态补偿提升输入电流波形性能

本文主要探讨了单相脉冲宽度调制（PWM）整流器在现代电力电子系统中的应用及其输入电流波形改善技术。 PWM整流器作为一种先进的功率因数校正（PFC）方案，相较于传统无控制整流器，它具备显著优势，如高功率因数、接近正弦的输入电流波形、双向能量流动以及快速的动态响应性能。作者首先深入剖析了PWM整流器的基本工作原理和控制策略，这包括利用脉冲宽度调制技术来调节输入电流，以达到调整输出电压和优化电网质量的目的。 然而，尽管PWM整流器在理论上表现出色，实际应用中输入电流波形可能存在低次谐波，特别是3次谐波。这些谐波可能来源于逆变器的非线性控制行为，对系统的稳定性和效率产生负面影响。为了提升工作性能，研究者对这些谐波的产生机制进行了详细的理论分析，并推导出了相关的计算公式。 文中提出两种改善输入电流波形的方法：一是采用低通滤波器，它可以有效地减小低次谐波，从而改善电流波形的纯净度。然而，值得注意的是，这个方法虽然在一定程度上优化了波形，但可能会导致系统的动态性能下降，因为滤波器可能会引入额外的延迟。 另一种方法是引入直流电压动态补偿器，这种技术更加巧妙。通过实时监测和补偿输入电流中的谐波成分，补偿器能够在保持电流波形平滑的同时，维持系统的动态响应特性，甚至在某种程度上有所提升。仿真和实验结果证实，这种方法不仅改善了电流波形的质量，而且对系统的动态性能影响较小或甚至有所改善。 这项研究为提高单相PWM整流器的性能提供了关键的理论支持和实践策略，对于电力电子设备的设计和优化具有重要的实际意义。通过合理的谐波抑制和动态补偿，可以使得PWM整流器在满足高效能和高效率的同时，提供更优质的电能质量。