目前解決電網(wǎng)污染的途徑主要有兩種：

(1)對電網(wǎng)來說,采用在電力系統(tǒng)中加入補償器來補償電網(wǎng)中的諧波。可以采用有源濾波器(APF),但是其成本比較高,控制過程復(fù)雜。近年來,靜止無功補償(SVC)已應(yīng)用于負載無功補償,但在補償無功的同時,卻不能抑制諧波,甚至因晶閘管相控工作方式而成為新的諧波源。

(2)設(shè)計輸入電流和電壓同相、諧波含量低、功率因數(shù)高的整流器。

前者是產(chǎn)生諧波后進行補償,而后者是消除了諧波源,是解決諧波問題的根本措施。把逆變電路中的PWM技術(shù)應(yīng)用于由MOSFET、IGBT等全控器件組成的整流電路,工作時可以使網(wǎng)側(cè)電流正弦化,獲得單位功率因數(shù),甚至能量可以雙向流動,真正實現(xiàn)綠色電能轉(zhuǎn)換,這種整流器稱為PWM整流器,又稱為單位功率因數(shù)變流器。

1、PWM整流器拓撲

就PWM整流器拓撲結(jié)構(gòu)而言,按直流儲能形式可分為電壓型和電流型;按電網(wǎng)相數(shù)可分為單相電路、三相電路和多相電路;PWM開關(guān)調(diào)制可分為硬開關(guān)調(diào)制和軟開關(guān)調(diào)制;按橋路結(jié)構(gòu)可分為半橋電路和全橋電路;按調(diào)制電平可分為二電平電路、三電平電路和多電平電路;但是最基本的是按直流儲能形式分為電流型和電壓型兩大類。電壓型PWM整流器(VSR)的顯著拓撲特性就是直流側(cè)采用電容進行直流儲能,從而使VSR直流側(cè)呈低阻抗的電壓源特性,拓撲結(jié)構(gòu)主要有以下幾種:單相半橋、全橋VSR拓撲結(jié)構(gòu);三相半橋、全橋VSR拓撲結(jié)構(gòu);三電平VSR拓撲結(jié)構(gòu);基于軟開關(guān)調(diào)制的VSR拓撲結(jié)構(gòu)。電流型PWM整流器(CSR)拓撲結(jié)構(gòu)的顯著特性就是直流側(cè)采用電感進行直流儲能,從而使CSR直流側(cè)呈高阻抗的電流源特性,常采用的CSR拓撲結(jié)構(gòu)有單相、三相兩種。而對于不同功率等級以及不同的用途,可以研究各種不同的PWM整流器拓撲結(jié)構(gòu)。在小功率應(yīng)用場合,PWM整流器拓撲結(jié)構(gòu)的研究主要集中在減小功率開關(guān)和改進直流輸出性能上。在大功率應(yīng)用場合,其拓撲結(jié)構(gòu)的研究主要集中在多電平拓撲結(jié)構(gòu)、變流器組合以及軟開關(guān)技術(shù)上。

2、PWM整流器控制技術(shù)

控制技術(shù)是決定PWM整流器發(fā)展的關(guān)鍵因素,PWM整流控制對象是輸入電流和輸出電壓,其中輸入電流控制是整流器控制的關(guān)鍵。這是由于應(yīng)用PWM整流器的目的是使輸入電流正弦化,在單位功率因數(shù)下運行。對輸入電流有效控制實質(zhì)就是對電力電子變換器的能量流動進行控制,進而控制輸出電壓;相反,控制變換器有功功率和無功功率流動,可以控制輸出直流電壓和輸入電流,使系統(tǒng)處于單位功率因數(shù)運行狀態(tài)。目前電壓型PWM整流器網(wǎng)側(cè)電流控制策略主要分成兩類:一類是“間接電流控制”策略;另一類就是目前占主導(dǎo)地位的“直接電流控制”策略。“間接電流控制”實際上就是所謂的“幅相”電流控制,即通過控制電壓型PWM整流器的交流側(cè)電壓基波幅值和相位,進而間接控制其網(wǎng)側(cè)電流。由于“間接電流控制”其網(wǎng)側(cè)電流的動態(tài)響應(yīng)慢,并且對系統(tǒng)參數(shù)變化靈敏,因此這種控制策略已逐步被“直接電流控制”策略所取代。直接電流控制的主要特點在于引入了電流環(huán),使系統(tǒng)動態(tài)性能明顯改善。電壓外環(huán)輸出作為電流指令,電流內(nèi)環(huán)則控制輸入電流,使之快速跟蹤電流指令,其動態(tài)響應(yīng)速度快、限流容易、控制精度高。目前已研究出各種不同的方案,主要有以下幾種：

(1)空間電壓矢量控制

空間電壓矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)是目前廣泛應(yīng)用的數(shù)字化高頻調(diào)制方式,其優(yōu)點是容易采用微處理器實現(xiàn),易于實現(xiàn)交流側(cè)輸入電流正弦化,功率因數(shù)為1;直流側(cè)輸出電壓紋波小;直流電壓利用率高。在同樣交流線電流THD要求下,比其它控制模式的開關(guān)頻率低得多,但其缺點是計算量龐大,先要做復(fù)雜的坐標變換，進行矢量選擇，然后需要分別計算各矢量的持續(xù)時間，再將分區(qū)段的時間相加變成三相脈寬調(diào)制時間，導(dǎo)致三相PWM整流器的實時控制需要雙單片機、DSP等高速處理