基于單周期控制的高功率因數(shù)整流器仿真
隨著電力電子技術(shù)的不斷發(fā)展,帶非線性負載的電力電子裝置在電網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用并產(chǎn)生大量電流諧波,電力系統(tǒng)的波形畸變及由此產(chǎn)生的諧波不僅大大降低了系統(tǒng)的功率因數(shù),而且也給系統(tǒng)帶來了危害。
尋求更加簡單的控制策略,降低PFC成本,減少總諧波含量(THD)和EMI,目前對三相功率因數(shù)校正方面的研究主要集中在控制策略和拓撲結(jié)構(gòu)方面??刂撇呗缘难芯恐饕性陔娏餍涂刂啤⒍喹h(huán)控制、單周期控制、矢量控制等方面。采用單周期控制技術(shù)控制三相整流器以減小電流畸變,使輸入電流在每個開關(guān)周期都能很好跟蹤參考電流,使直流輸出端存在大量電流諧波時,也能實現(xiàn)較小的輸入電流畸變,從而實現(xiàn)高功率因數(shù)整流。
1 整流器的拓撲結(jié)構(gòu)
三相三開關(guān)PFC電路如圖1所示,主要有兩電平和三電平2種結(jié)構(gòu)。圖1(a)為三電平結(jié)構(gòu),兩電容中點電位與電網(wǎng)中點的電位基本相同,通過雙向開關(guān)Sa、Sb、Sc分別控制對應(yīng)相的電流。開關(guān)合上時對應(yīng)相的電流幅值增大,開關(guān)斷開時對應(yīng)橋臂上的二極管導(dǎo)通電路,在輸出電壓的作用下Boost電感上的電流減小,從而實現(xiàn)對電流的控制。圖1(b)所示的電路為兩電平結(jié)構(gòu),通過開關(guān)動作,可以控制相間的電流。開關(guān)管導(dǎo)通時,電感儲能,電感電流增大;開關(guān)管關(guān)斷時,電源和電感共同向負載供電,電流減小。
可以看出,以上兩種拓撲結(jié)構(gòu)各有優(yōu)缺點。這里選擇兩電平的拓撲結(jié)構(gòu),采用分區(qū)間控制的方法,讓其工作在雙端并聯(lián)Boost態(tài),這種控制方法的特點是在任何時刻只有兩只開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)下,故損耗較小。當(dāng)電路工作在連續(xù)導(dǎo)電模式下,該結(jié)構(gòu)電路使輸入電壓和輸入電流同相位,能夠?qū)崿F(xiàn)單位功率因數(shù),并且輸入電流總諧波含量較低。
2 單周期控制(0CC)技術(shù)
0CC技術(shù)是90年代初發(fā)展起來的一種非線性大信號PWM控制理論,也是一種模擬PWM控制技術(shù)。它通過控制開關(guān)的占空比,使每個開關(guān)周期中開關(guān)變量的平均值嚴(yán)格等于或正比于控制參考量。平均輸入電流跟蹤參考電流且不受負載電流的約束,即使負載電流具有很大的諧波也不會使輸入電流發(fā)生畸變。因而將單周期控制技術(shù)應(yīng)用于三相整流器中可以實現(xiàn)低電流畸變和高功率因數(shù),這種控制方法取消了傳統(tǒng)控制方法中的乘法器,使整個控制電路的復(fù)雜程度降低,具有動態(tài)響應(yīng)快、開關(guān)頻率恒定、魯棒性強、易于實現(xiàn)等優(yōu)點,是一種很好的控制方法。
2.1 OCC技術(shù)基本原理
圖2為固定開關(guān)頻率的單周期控制降壓變換器原理圖。
評論