基于三相三开关三电平电路功率因数校正的新颖的双闭环控制技术

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1、基于三相三开关三电平电路功率因数校正的新颖的双闭环控制技术［作者：顾宝龙　孙培德    转贴自：微计算机信息    点击数：247    更新时间：2008-10-8【字体：A 】ResearchofThree-PhaseUnityPowerFactorConverterwithUC3854Abstract：ThecontrolmethodofUC3854andthefeaturesofthree-phasethree-switchthree-levelrectifierareanalyzed.Thedesignofthree-phasethree-switchthree-levelr

2、ectifierwithcontrolmethodofUC3854andtheresultofsimulatearegivenout.Keywords:three-phasethree-switchthree-level,PFC,twoclosecycles,UC3854.摘要：分析了UC3854控制原理和三相三电平三开关功率因数校正电路特点，并结合UC3854的原理设计出功率因数校正电路双闭环控制器，给出了仿真设计和结果。关键词：三相三开关三电平，功率因数校正，双闭环，UC3854。引　言现代社会中电力电子装置的应用日益增多、容量不断加大，但由于这类电路的交流输入使用了工作在非线性状

3、态的器件，所以它们会造成输入电流波形畸变，从而引发电流和电压的谐波增加、功率因数下降等电网污染问题。这类问题日益受到关注，许多国家开始限制谐波电流的含量，如欧洲广泛采用的IEC1000-3-2或EN61000-3-2规定了最大允许谐波电流，我国也与1994年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93）[1]。。功率因数校正技术是改善谐波的根本手段。单相功率因数校正技术目前已经实用化，三相功率因数校正技术虽也有应用，但如何提高其性能、降低成本仍为研究的热点[1]。与三相六开关三电平或矢量控制等方案相比较，三相三开关三电平PFC电路是一种具有比较简单的主回路拓扑结构和控制

4、方法的方案[2][3]，UC3854是在单相PFC控制中应用广泛的一款芯片，本文提出了一种基于UC3854的三相三开关三电平解决方案，这种方案结构简单、控制方便、成本低廉。1 UC3854功率因数校正原理UC3854在单相单位功率因数校正电路中获得了广泛的应用，其应用电路框图和内部工作电路框图如1所示[2]，借助BOOST电路的升压功能，使得电源电压瞬时值低于输出电压Vo时仍能够形成输入电流，UC3845的工作原理可以用下面的四个主要部分来描述。 图1 UC3845应用电路框图和内部工作电路框图其中电压环、电流环和PWM形成电路三个部分都比较简单，电压环构成了系统的外环，用于控制恒定的

5、输出直流电压，电流环构成了系统的内环，使得vi跟随vi*变化，从而达到将iin的波形形状校正成与vin相同的目的，以实现单位功率因数校正，PWM形成电路更是不须多说。运算器是该系统的关键，它有两个目的，一是能够形成一个波形形状与vin相同且与电压调节器输出量Ve成正比的电流给定vi*，二是使输入功率不随输入电压Vin的变化而变化。运算器的输入信号中，A为电压调节器的输出Ve，B为整流输出电压Vin经过衰减后的信号，即C为整流输出电压Vin经过衰减和滤波后的信号的平方，即C=KCVin2，因此， （1）由式（1）可见，在Vin不变的情况下，运算器实现了它的第一个目的。由于电流环使得电流反

6、馈Vi=Kiiin跟随其给定Vin，则结合式（1），则输入功率为（2）由式（2）可见，输入功率Pin与Vin无关，这样做的目的是为了提高系统对Vin的抗干扰能力，即如果检测到Vin增大，由式（1）可知系统会主动减小vi*，以避免Vin对Vo的影响。这样便可以实现全输入电压范围内的正常工作，并可使整个电路具有良好的动态响应和负载调整特性。2 基于UC3854的三相三开关三电平单位功率因数校正电路三相三开关三电平单位功率因数校正电路的主电路形式如图2a所示。其实从本质上讲，图2a所示电路中每一相校正电路的工作原理与图1所示的主回路基本相似，只是为了能够分别对每一相电流进行处理以实现三相完全

7、解耦，将短路开关移到了整流桥的交流侧而已[3]。实际的电路可由图2b所示电路来实现。以a相电路在ia为正时的情况为例，VTa导通，则电流通过Da1、VTa和Da4到达电容的中点，相当于图2a中的Sa闭合，在此阶段电感储能，ua=0；当VTa断开时，电感释放储能，电流通过Da1和Dap到达Cf1的正端，ua=0.5Uo[4]。 该电路的优点在于:1结构简单，每相仅需一个功率开关；2由于该电路具有三电平特性,减小了谐波，滤波负担轻；3不需要中线，无