1.2 二次谐波电流的产生和传播

为了阐述方便，本书将单相DC-AC逆变器和单相PFC变换器统称为单相变换器。在单相变换器中，其交流端口电压vac和电流iac可分别表示为：

式中，Vac和Iac分别是交流端口电压和电流的有效值；ωac=2πfac是交流电压角频率，fac是交流电压频率；θ是vac和iac之间的相位差。对于单相PFC变换器来说，其交流端口的电压和电流同相位，此时θ=0。图1.7给出了两级式单相变换器的主要波形。

图1.7 两级式单相变换器的主要波形

根据式（1.1）和式（1.2），可得交流端口的瞬时功率为：

为了优化DC-DC变换器的工作条件，中间直流母线电压的脉动量一般设计得很小，可近似为一个恒定的电压，其大小为Vbus。假设单相变换器的效率为100%，那么DC-AC逆变器的输入电流iinv或PFC变换器的输出电流irec（这里将二者统称为）为：

式中，

从式（1.4）可以看出，中含有直流电流和频率为2fac的电流iSHC。这里称iSHC为二次谐波电流（Second Harmonic Current，SHC）。

在两级式单相DC-AC逆变器中，二次谐波电流iSHC由前级DC-DC变换器和中间母线电容Cbus共同提供，如图1.5b所示。二次谐波电流流入前级DC-DC变换器后，会进一步传播到光伏电池或燃料电池等直流输入源中。在两级式单相PFC变换器中，iSHC由后级DC-DC变换器和中间母线电容Cbus共同吸收，如图1.6b所示。二次谐波流入后级DC-DC变换器后，并进一步传播到直流负载、蓄电池或直流电网中。