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          三相雙開關(guān)PFC電路分析及在CCM模式下的控制策略

          作者: 時間:2010-08-01 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏
          A(active power factor correction)技術(shù)就是用有源器件取代整流中的無源器件或在整流器與負(fù)載之間增加一個功率變換器,將整流輸入電流補(bǔ)償成與電網(wǎng)電壓同相的正弦波,消除諧波及無功電流,提高了電網(wǎng)功率因數(shù)和電能利用率。從解耦的理論來看,技術(shù)可以分成不解耦、部分解耦PFC以及完全解耦三相PFC三類。全解耦的三相PFC,如6全橋,具有優(yōu)越的性能,但是算法復(fù)雜,成本高。單的三相boost升壓型PFC工作在DCM下,屬于不解耦三相PFC,由于它的成本低,容易而得到廣泛應(yīng)用,但是開關(guān)器件電壓應(yīng)力大,電源容量難以提高,只適用于小功率場合。部分解耦的三相PFC電路具有低成本、高效的特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景。三相雙開關(guān)電路就是典型的部分解耦PFC電路。本文針對該電路的工作原理和進(jìn)行了仿真和實(shí)驗(yàn)。

          1 三相雙開關(guān)PFC電路下的工作原理
          1.1 主電路結(jié)構(gòu)

          電路將三相交流電的中性線與2個串聯(lián)開關(guān)管S1,S2的中點(diǎn)以及2個串聯(lián)電容C1,C2的中點(diǎn)相連接,構(gòu)成三電平(正、負(fù)電壓和零電壓)結(jié)構(gòu),2個串聯(lián)電容分別并聯(lián)平衡電阻R1,R2,使上、下半橋作用于電容C1,C2的輸出電壓相等。電路結(jié)構(gòu)如圖1所示。

          本文引用地址:http://cafeforensic.com/article/180657.htm


          由于中性線的存在,上下半橋相互獨(dú)立,形成部分解耦的基礎(chǔ),并且開關(guān)器件承受的電壓只有輸出電壓的1/2,降低了對開關(guān)管的選型要求。在此基礎(chǔ)上提出一些新的雙開關(guān)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu),但結(jié)構(gòu)復(fù)雜,難以控制。
          1.2 過程
          由上述,上、下半橋可作為獨(dú)立結(jié)構(gòu)。以上半橋?yàn)槔?,等效電路圖如圖2所示。


          由三相電壓的對稱特性,每2π/3的區(qū)間里,只有一相正相電壓最大,如果能使每相的瞬時電流在2π/3的區(qū)間里跟蹤其最大相電壓,即可實(shí)現(xiàn)最大程度的電流校正。根據(jù)這樣的思路,現(xiàn)分析[π/6~5π/6]中a相電流的變化,因?yàn)檫@段區(qū)間Ua最大,可分3個階段分析。


          第1階段[π/6~π/3],Ua>Uc>O,在t0時刻開通S1,a相和c相電感同時充電,導(dǎo)通時間ton,這段時間的等效電路如圖3所示。由于開關(guān)器件載波頻率遠(yuǎn)大于工頻,因此對于S1開關(guān)周期電路分析可將三相電源等效為對應(yīng)的直流電壓源?;诖思僭O(shè)可知,載波頻率越高,電流波形越接近推理結(jié)果。此時的a相電流參見式(1):

          式中:ILc(t0)為c相電流初值。在t1時刻關(guān)斷S1,電壓源和儲能電感共同向負(fù)載提供能量,電感電流下降,由于Uc較小,iLc的下降率更大。該段時間的等效電路如圖4所示。此時a相的電感電流參見式(3):

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