一、解决脉冲整流器谐波与功率因数问题的研究方向
脉冲整流器是脉冲的整流器是重要的电子装置同时也是主要谐波的来源之一，而且其谐波会降低功率因数等一些相关问题。有两个解决问题的基本思路，第一是装设无源或有源滤波的装置使得没有谐波和无功功率，各个类型的电力电子谐波源都可以采用这样的方式来解决问题。第二是对装置的本身进行改造，减少产生的谐波，使功率尽可能高，甚至可以达到开发输入近乎标准的正弦电流。高功率因数的整流器就可以被称为单位功率因数整流器。从某些方面来说，第二种思路是很有效也很积极的方法，可以实现单位功率因数的整流器根据电路结构进行一下分类：一是多重化电路或多重化技术，这是一种为了减少一些谐波的传统方法，它是把简单的几个桥式的整流电路重新连接并利用移相控制使多个方波进行移相叠加，使得减少谐波，从而达到近似正弦波的阶梯波，越接近正弦波，重数就需要更多这使得电路变得很复杂，这样的方法思路一般用在大容量的场合。而多重化技术如果可以和PWM的技术相融合的话，那就可以得到更好的效果。第二是有源功率因数校正的电路，它是在负载的整流电路与输出的电容之间增加功率变换电路，它主要使输入电流校正为与输入电压相同相位的正弦波，提高功率因素，同时稳定输出的直流电压；第三，pwm整流电路，它是从直流斩波与逆变电路中发展起来的，把逆变电路中的 SPwm技术用于整流电路，通过适当的控制能使其输入电流十分接近正弦波，且与电压也是同相位，功率因素也十分的接近1，同时也能实现能量的双向流动，这样的整流电路就可以称为单位功率因数整流器；第四，矩阵式变频器，它不通过中间直流环节，而是直接把一种频率交流电变换为另外一种的频率交流电，这是采用了全控型器件和斩波控制的一种方法来控制电流正弦，其电压也保持相同的相位，输出的电压为正弦，其频率不受电网频率影响，同时可以控制需要的功率因素，能量能双向流动，适用于交流电机的四象限运行，但不足之处，这对双向开关的频率非常高，电路也十分复杂，控制也相对复杂。
从上论述中，我们发现，pwM整流器在不需要增加任何硬件的情况下就可以获得高功率因素，双向流动的低谐波污染的能量，因此这成为了我国现代的电力电子领域的一大研究热点。与采用二极管整流电路的变频电路进行比较，双pwM变频电路的优点;可以方便的实现再生制动，并在机车两工况（牵引工况与制动工况）间较为理想地切换，这样节省了笨重的吸能电阻负荷；制动产生的能量能回馈到电网，提高了利用率；还有就是整流状态下、逆变状态下，使得交流输入的电能近似正弦，大大的降低高次谐波含量不给电网造成一些不好的影响；还有就是使用时可以把电网的功率因素提高近似1，同时有良好的稳压能力等等。上面所说的都是PWM整流电路最适合机车牵引的动力场合的优点。
二、PWM整流器主电路及电流控制的研究改进趋势
从20世纪90年代开始到目前，PWM整流器一向是学术界关心重视和探索的热门焦点。历程几十年的探索与发展，PWM整流器技术已经渐渐变得完善。主电路已从早期半控型器件桥路经过坎坷的路程进展到现在的全控型器件桥路；主电路的组成结构从单相、三相电路发展到多相组合和多电平结构。PWM功率等级也已经从千瓦级发展到兆瓦级，开关控制已经把简单的硬开关调制发展到软开关调制。在中大功率场合中PWM整流电路具有非常广泛的应用前景特别是需要能量双向流动的场合中，PWM整流电路的应用前景特别的广。从发现了IGBT等新型电力半导体开关器件到PWM控制技术的逐渐成熟，在很大的程度上促进了PWM整流电路的发展，电压型、电流型这两种主电路的组成在工业的方面都取得了较可观的成就，PWM整流器的研究主要集结在以下几个方面。
（1）对于PWM整流器拓扑结构而言主电路拓扑结构研究，能够分成电流型和电压型两大方面。其中电压型PWM整流器在生活中的应用比较普及。不同的功率有着不同的等级，整流器拓扑结构研究的偏重点方向不一样，它们在应用的方面也不一样。在小功率场合，主要研究的是PWM整流器拓扑结构在减少功率开关和改进直流输出性能上。对于大功率PWM整流器，它的拓扑结构主要研究多电平、变流器组合以及软开关，但是也有特殊的场合对基本拓扑结构作改进的研究。遵循输出波形的改善方式，可以把输出波形分为两电平PWM整流器、多重叠加PWM整流器、多电平PWM整流器。虽然两电平电路拓扑结构比较简单，但是只能依靠器件的串并联来实现获得大功率，这种电路的可靠性不高，它会带来开关器件的静态均压、动态均压、均流等许多问题，并且因为输出只有两个电平，所以电压波动大，谐波含量高，电磁干扰问题严重。为了不出现上面的问题，所以改造了电路拓扑，让它在目前开关器件的耐压水平下获得更高的电压输出，提出了多电平电路拓扑结构。紧接着出现了各种各样的主电路结构，比如电容箝位PWM整流器、飞跨电容箝位PWM整流器以及级联型PWM整流器等这些都是改造的结果。PWM整流器的多重化技术就是将几个整流电路多重联合，通过变压器藕合的方式将多个相同结构的整流单元按串联或并联的方式组合，接着利用PWM技术中的波形生成方式和多重化技术中的移相叠加得到阶梯波，改善输出波形，并且重数越多，对波形的改善效果越好。
（2）电压型PWM整流器的电流控制。网侧电流控制策略的探索显得非常重要，目的在于使电压型PWM整流器网侧呈现受控电流源特性。一般把它分为两种类型：一种是所谓的幅相电流控制，实际上就是间接电流控制策略就是通过控制整流器的输入端电压，让它和网侧电压保持一定的幅值和相位，从而间接控制其网侧电流。这种控制通常比较简单，一般不需要电流反馈控制，但存在的问题是，网侧电流的动态响应慢，对系统参数变化灵敏，动态过程中电流存在直流偏置，所以经常在对动态响应要求不高且控制结构要求简单的场合，直接电流控制渐渐的取代了它。第二种是直接电流控制策略，它凭借着快速电流反馈控制的特点，能得到优良品质的电流响应，变成现在研究的热点，之后出现了许多不同的控制方案，主要采用以快速电流跟踪为特征的滞环电流控制，和凭借固定开关频率为特点，以三角波调制方式的瞬态电流控制。到现在为止，电压型PWM整流器网侧电流控制以让它在大功率有源滤波等需要快速电流响应场合获得优越的性能，并且根据调查显示有将固定开关频率、滞环及空间矢量控制相结合的意向。
三、结束语
本文从脉冲整流器研究意义和作用开始论述，围绕怎么解决脉冲整流器自身谐波污染和功率因素问题整理出目前研究出的几类电路，重点论述PWM整流电路很适合机车牵引传动应用场合的各种突出优势，接着重点分析出PWM整流器主电路及电流控制的研究现状及改进趋势。希望作者的整理归纳，能对读者整体把握PWM整流器研究和改进方向有一定的启迪，能为实现我国铁路动车组制造业的现代化出一份微薄之力。
参考文献
[1]．张荣佳，刘春海，王莹，候转转．单相PWM整流器直接电流控制策略的研究[A]．电工研究．2012
