三相功率因数校正（pfc）技术的综述(1)

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1、三相功率因数校正（PFC）技术的综述(1)

2、第1...摘要：综述了三相功率因数校正电路发展现状，并对典型拓扑进行分析比较。关键词：三相整流器；谐波；功率因数校正　1引言近20年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。电力电子装置多数通过整流器与电力网接口，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线性电路，在电网中产生大量电流谐波和无功污染了电网，成为电力公害。电力电子装置已成为电网最主要的谐波源之一。我国国家技术监督局在1993年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93）

3、，国际电工委员会也于1988年对谐波标准IEC5552进行了修正，另外还制定了IEC61000-3-2标准，其A类标准要求见表1。传统整流器因谐波远远超标而面临前所未有的挑战。表1IEC61000-3-2A类标准　谐波次数最大允许的谐波电流值/A图1三相六开关PFC电路500)this.style.ouseg(this)">图2三相六开关PFC电路控制图3单相PFC组合的三相PFC由三个单相的PFC电路组合构成三相PFC电路如图3及图4所示[1,2,3]。图3中每个单相PFC后跟随一个隔离型DC/DC变换器。DC/DC变换器的输出并联后

4、向负载供电，该电路由于需3个外加隔离DC/DC变换器，因此成本较高。图4电路是3个单相PFC变换器在输出端直接并联而成的。每个单相PFC的控制可采用平均电流控制法、峰值电流控制法或固定导通时间控制法。单相PFC组合成三相PFC的技术优势是：可以利用比较成熟的单相PFC技术,而且电路由3个单相PFC同时供电，如果某一相出现故障，其余两相仍能继续向负载供电，电路具有冗余特性。与三相六开关PFC相比，开关器件少，没有直通问题，控制可沿用单相PFC成熟的控制技术。但是这种电路由3个单相PFC组成，使用的元器件比较多。图4电路中3个单相PFC之间存

5、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，不适合于大功率应用。500)this.style.ouseg(this)">图3由三个单相PFC组成三相PFC电路1500)this.style.ouseg(this)">图4由三个单相PFC组成三相PFC电路2图5是通过工频变压器把三相电压变换成2个单相，这两相的输出电压幅值相同，相位差90°。然后用2个单相PFC电路来实现三相PFC的功能[4]。与图3及图4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

6、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。500)this.style.ouseg(this)">图5由2个单相PFC组成三相PFC电路三相到二相变压器的Scott和Leblanc两种绕法分别如图6及图7所示。在Scott绕法中，N2=500)this.style.ouseg(this)">N1(N1,N2变压器所绕线圈的匝数)。变压器的输入输出电压向量如图6所示。在Lebanc绕法中，N1=500)this.style.ouseg(this)">N2，x=N1/3=N2/500)

7、this.style.ouseg(this)">。电压VS1，VS2的向量图如图7所示。变压器的这两种绕法都能保证输入侧三相电流的平衡。500)this.style.ouseg(this)">图6变压器的Scott绕法500)this.style.ouseg(this)">图7变压器的Leblanc绕法4三相单开关PFC电路由于无论是三相六开关PFC还是由单相PFC组成的三相PFC成本都比较高，所以人们一直在寻找更简单有效的三相PFC拓扑。于是文献[5]中提出了三相单开关PFC拓扑结构。三相单开关PFC电路及其控制框图如图8所示。三相单开

8、关PFC电路可以看成是单相电流断续（DCM）PFC在三相电路中的延伸[5,6]。控制中只有一个电压环，输出电压与参考电压的误差经过放大后与三角波比较来控制开关的动作。三相单开关PFC电路开关频率远高于电网频率，在一个开关周期内，输入电压近似不变。在开关导通期间，加在三个Boost电感上的电压分别为各相此时的相电压（近似不变），电感电流线性上升。在这期间各相的电流峰值正比于对应各相相电压瞬时值。但在开关关断时，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，因而此时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，电流也就产生了

9、畸变。500)this.style.ouseg(this)">图8三相单开关PFC电路及其控制电路500)this.style.ouseg(this)">图9Boost电感上的电流波形设三相单