三相功率因数校正.ppt

三相功率因数校正（PFC）技术的研究 1.三相功率因数定义[1] 在PFC电路中基波位移因数为1，因此总的功率因数为 2.由单相PFC组合的三相PFC[2][3] 3个单相的PFC电路组合构成三相PFC电路如图1和图2所示。 优点:可以利用比较成熟的单相PFC技术，电路具有 冗余 特性。 缺点：（1）使用的元器件比较多。需三个外加隔离DC- DC变换器，因此成本较高。（图1） （2）图2电路是三个单相PFC变换器在输出端直接并联而成的，电路中三个单相PFC之间存在相互影响，即使加入隔离电感和隔离二极管后也不能完全消除这种影响。电路的效率和输入电流THD指标有所下降，不适合于大功率场合应用。 （3）开关管过多，损耗比一般的三相PFC大 （4）要有复杂的输出同步电路 图2. 加入隔离电感和隔离二极管的后3个单相的PFC电路组合构成 三相PFC 图3是通过工频变压器把三相电压变换成两个单相，这两相的输出电压幅值相同，相位差90。。然后用两个单相PFC电路来实现三相PFC的功能与图1和图2所示电路相比，这种电路少用一个单相PFC模块。变压器可以实现PFC电路与输入网侧间的隔离作用，而且通过变压器变比的设计，可以调整PFC的输入电压。但使用变压器增大了系统的体积和重量。 3.三相单开关PFC电路[2][3][7] 3.1基本电路及原理[2] 三相单开关PFC电路如图4所示。 开关导通期间: 电感电流线性上升。各相的电流峰值正比于对应各相相电压瞬时值 开关关断期间：加在输入各电感上的电压由输出电压与此时的相电压瞬时值决定，电感上的电流平均值与输入电压瞬时值不再满足线性关系 图5 输入相电流波形与升压比M的关系 3.2 控制电路[3][4][5][6] 控制方案:（1）电压环单环控制[3] 输入电压与参考电压的误差经放大后与三角波比较来控制开关管 由于电压环很慢，保持主开关管开关频率恒定，占空比随负载而变化 （2）六次谐波注入法：为了减少输入电流的THD，可以在调制波中加入6的倍数次谐波，使得总的谐波含量减少，使得在满足谐波标准的前提下，降低输出直流电压。[4] （3）改变开关频率法。这种方法每当三相Boost电感电流均下降到零时，开关管立即导通，开始下一个开关周期。在这种条件下Boost电感工作在DCM与CCM的临界情况，由于各个时刻输入电压值不同，因而开关频率也不同，即开关是工作在变频情况下。[5] 优点:由于开关频率改变，谐波不会集中分布在某个开关频率附近而是分布在某个频率区域范围内。这就减小了谐波的幅值，PFC电路前的EMI滤波器可以设计得比较小。。 3.3三相单开关PFC电路改进 两个三相单开关管PFC电路交错并联[6] 这种并联的思想是让两个三相单开关管PFC电路尽可能的工作在临界状态，两个开关管的驱动信号互差180°。这样单个三相单开关管PFC电路工作在DCM，但两个模块电流之和可能是连续的，输入网侧电流显著减小。 优点：（1）减小输入电流的THD （2）系统的等效开关频率提高一倍，减小EMI 体积和重量 缺点：（1）成本提高 （2）两个模块内部相互影响，要加隔离二极管 3.4软开关电路[23] 3.5小结 优点：（1）三相单开关PFC电路的结构和控制都很简单，系统成本低。 （2）主开关为零电流开通，开通损耗小。 缺点：（1）输入输出电流纹波较大，对EMI滤波器的要求较高。 （2）THD大，功率因数低，要在THD和输出电压间进行折中 4三相双开关PFC[2][8][9][10] 4.1基本电路及工作原理 在三相电路中，三相电流总共有三个自由度，而三相单开关PFC中只使用了一只开关管对电流进行控制，加上三相电流之和为零这个条件，最多只能对两个自由度的量进行控制。所以可以通过增加一只开关管来对三相电流进行控制。 图10是直接接交流电源中性点。但四线制的要求限制了实际应用。图11的电路中，在输入端用三个Y型接法的电容来构造浮动中点，这个中点与两只串联开关管的公共点相联附。Y型接法的三个电容可以在一定程度上减小低次电流谐波。 4.2开关管中点接电源中性点[9] 图9 开关管中点接电源中性点 4.2.2控制方法[9][14] 本电路工作在恒导通时间临界DCM模式下，开关管的开通时间（on-time）是恒定的。在一个区间内，以电压绝对值最大的那相作为参考电流。（一个区间是120°） 在第N个开关周期内，A相的相电流的平均值 4.3开关管中点接人工中性点[10] 4.3.1 基本电路及其工作原理 图11中