Vienna整流器相比于兩電平變換器有器件應力低、功率密度高、電流諧波含量小等優(yōu)勢，相比于普通的三電平變換器有結構簡單、功率器件少、可靠性高等優(yōu)勢。因此，Vienna整流器是三相功率因數(shù)校正器優(yōu)秀拓撲。

Vienna整流器常見的調制策略主要有載波調制（Carrier Based-Pulse Width Modulation, CB-PWM）、空間矢量調制（Space Vector Modulation, SVM）和斷續(xù)脈寬調制（Discontinuous Pulse Width Modulation, DPWM）這三類。

載波調制中有基于正弦調制波的正弦載波調制（Sinusoidal Pulse Width Modulation, SPWM），也有基于共模分量注入的載波調制。SPWM方式簡單，但是電壓利用率不高，中點電壓波動大。3次諧波注入是一種常見的共模分量注入的CB-PWM方法，這種方法可以提高電壓利用率，減少中點電壓波動。

空間矢量調制主要包括最近三矢量（Nearest Three Vectors, NTV）法和簡化SVM法。有學者將最近三矢量法應用到Vienna整流器中，這種方法雖然物理意義明確，但是扇區(qū)判斷和矢量時間計算都較為復雜。簡化SVM的扇區(qū)劃分方式和NTV法不同，并且通過對空間矢量的平移將三電平矢量調制簡化為兩電平矢量調制，從而簡化了扇區(qū)判斷和時間計算。

但是，無論目標矢量處于什么位置，這兩種方式所選擇的有效矢量都是相同的，所以本質上是一種調制策略的兩種不同實現(xiàn)方式。采用DPWM策略的主要目的是減少開關損耗，這種調制方式在特定時間分別將調制波鉗位到正、負、零三種電平，從而達到減少開關動作次數(shù)的目的，但是這種調制策略下，中點電壓波動大，電流諧波含量高。

以上三種不同的調制策略之間存在緊密的關聯(lián)，有學者指出矢量調制可以等效為注入共模分量的載波調制，并且能推導出不同扇區(qū)內(nèi)相應的共模分量表達式。有學者在矢量調制的過程中交替選擇單一冗余矢量，通過矢量調制的方式實現(xiàn)了兩種不同的DPWM策略。有學者通過注入共模分量的載波調制實現(xiàn)了DPWM，并且總結了DPWM策略的共模分量的表達式。

• 受到Vienna整流器工作特性的影響，Vienna整流器輸入電流在過零點附近會發(fā)生畸變。有學者指出造成電流畸變的原因是輸入電流與調制波符號不同，并使用DPWM方式保證電流和調制波符號始終一致，可以避免電流的過零點畸變。
• 有學者指出是由于在矢量調制的過程中輸入電流方向的檢測誤差造成輸入電流的畸變，并同樣使用DPWM方式代替SVM解決了該問題。
• 有學者指出是由于在矢量調制的過程進入了非正常區(qū)域導致了電流的畸變，并且中點電壓的不平衡會增加這一區(qū)域，提出了一種零序分量注入調制方式用于補償不正常區(qū)域的三相調制波。
• 有學者分析了器件關斷延時對基于寬禁帶器件Vienna整流器輸入電流諧波的影響，并提出了一種補償措施抵消關斷延時的影響?？臻g矢量調制下Vienna整流器輸入電流過零點附近的畸變更加顯著，開關頻率的提高、輸入濾波電感的減少更會加重這種畸變，該畸變引入的諧波往往難以抑制。

上述文獻雖然提出了不同措施用于解決電流畸變問題，但是對這一現(xiàn)象出現(xiàn)的原因解釋得不夠充分。

因此，本文首先針對dq旋轉坐標系雙環(huán)控制下的交錯并聯(lián)Vienna整流器系統(tǒng)，從矢量調制等效調制波的角度詳細闡述了Vienna整流器輸入電流過零點畸變的原因。提出了對傳統(tǒng)Vienna整流器空間矢量調制的一種改進措施，該策略在電流過零點附近扇區(qū)內(nèi)優(yōu)化冗余矢量安排，避免了輸入電流過零點的畸變。這種方法實現(xiàn)簡單，無需增加額外的計算量。其次，分析了改進SVM的適用范圍、中點電流和電流紋波大小。

分析結果表明，本文所提改進措施適用范圍廣，不僅能夠解決電流過零點畸變問題，抑制了帶寬附近難以抑制的諧波，減少輸入電流總諧波畸變率（Total Harmonic Distortion, THD），而且能夠明顯減少輸入電流過零點附近的紋波大小。最后，通過仿真并在一臺交錯并聯(lián)Vienna整流器系統(tǒng)實驗，驗證了所提改進措施的有效性和理論分析的正確性。

圖18 Vienna整流器實驗平臺

結論

三電平SVM的等效調制波在過零處存在突變，當Vienna整流器輸入電流與調制波相位不同時，這會引起輸入電流過零點附近產(chǎn)生畸變。本文針對交錯并聯(lián)Vienna整流器，分析了傳統(tǒng)SVM下輸入電流過零點附近的畸變機理，并提出了一種過零鉗位型SVM策略（ZCC-SVM），保證輸入電流順利過零，有效抑制了輸入電流帶寬附近的諧波，改善了波形質量。這種調制方式的特點總結如下：

• 1）不僅能夠抑制輸入電流過零點畸變，顯著地降低了難以抑制的控制帶寬附近的諧波，優(yōu)化了輸入電流質量，而且能夠減少輸入電流過零點附近的紋波。
• 2）實現(xiàn)方式簡單，無需增加額外的計算。
• 3）適用范圍廣，在額定工作條件（380V交流輸入，750V電壓輸出）下允許滯后電壓的相位14.1°，遠遠滿足實際工作要求。
• 4）少量增加中點電壓波動，但對輸入電流諧波造成的影響較小。