三相无源pfc电路的仿真研究

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1、三相无源PFC电路的仿真研究2009年09月14日作者：王吉校／王宁／甘林川来源：《中国电源博览》编辑：樊晓琳　　摘要：在对大电容滤波的三相不控整流电路仿真研究的基础上，指出了该电路存在的缺点。通过在电路中加入电感、电容、二极管和变压器等无源器件可以改善输入相电流波形，达到功率因数校正的目的。针对不同的电路拓扑，分别采用Matlab/Simulink6.0软件进行了仿真研究，给出了无源PFC后的输入相电压相电流波形，并对输入相电流进行了谐波分析。关键词：三相整流电路；无源PFC；Matlab仿真　　Abstract:Theshortcomin

2、gsofthethree-phase-uncontroledrectifiercircuitareintroducedaftersimulationandanalyzingthethree-phase-uncontroledrectifiercircuit.Theinputphase-current’swaveisimprovedandthePFvalueisadvancedthroughaddinginductance,capacitance,diodeandtransformertothethree-phase-uncontroledre

3、ctifiercircuit.AllthetopologiesarerespectivelysimulatedbyMatlab/Simulink6.0.Theinputphase-voltageand phase-current’swavesareafforded.Theinputphase-current’sharmoniousareanalyzedatlast.　　Keywords：three-phaserectifiercircuit；passivePFC；Matlabsimulation　　1　引言　　随着三相变频设备的广泛应用，三相

4、不控整流桥加大电容滤波电路的使用数量日益增加，由此而产生的谐波电流对电网造成的污染越来越严重，从而导致能量损耗也越来越多。对于这种前级采用不控整流桥的变换器而言，其实无论后级带何种负载，由于整流桥的非线性都会使得输入电流波形严重畸变，特征谐波含量严重超标，电流畸变率很高，并最终使得功率因数很低，电源总容量的利用率降低[1]。为了限制电流波形畸变产生的谐波并净化电磁环境，须对产生谐波污染的装置进行功率因数校正。功率因数校正的方法有无源功率因数校正和有源功率因数校正两种。本文主要介绍采用无源功率因数校正的手段来抑制或消除谐波污染的电路。　　2　大

5、电容滤波的三相不控整流电路及仿真研究　　对于在单相不控整流电路中，如果负载等效为一个电阻，则输入功率因数为1。但在三相不控整流电路中，即使负载等效为一个电阻，也不能获得满意的功率因数，原因在于三相不控整流电路中三相电压通过不控整流桥互相耦合，输入电流是三个相电压的函数，不可能同时兼顾三相输入电流，使任何一相输入电流都不能独立控制为正弦波形，必须对三相输入电压进行解耦[1]。图1a为大电容滤波的三相不控整流电路结构。图1a大电容滤波的三相不控整流电路　结合电路结构，下面对大电容滤波的三相不控整流电路进行仿真分析。仿真参数设置如下：输入相电压有效

6、值，输出滤波电容，负载。任意一相的输入相电压相电流波形如图1b所示，图1c为输入电流的谐波分析图，仿真测量的功率因数值为0.566。通过仿真结果可以看出：这种电路具有功率因数低，输入电流的总谐波畸变程度大，输入谐波电流含量严重超标的缺点。图1b大电容滤波的三相不控整流电路输入电压电流波形图1c大电容滤波的三相不控整流电路输入电流谐波分析　　3　高功率因数三相无源AC/DC变换器电路及仿真[2][4]　　在分析大电容滤波的三相不控整流电路的基础上，下文将讨论三相无源PFC电路，其实现方案主要是采取两个方面的措施：一个是单相无源PFC的技术方案在

7、三相电路的应用，即通过增加无源的电感、电容来实现；另一个是为了改善输入电流的波形系数，采用移相变压器的多脉波整流技术。下文将详细论述各种电路的拓扑结构，并利用Matlab软件对各电路进行仿真研究。　　3.1　桥后采用电抗器的三相无源PFC电路　　3.1.1桥后采用电抗器的三相无源PFC电路的拓扑结构　　桥后采用电抗器的三相无源PFC电路的拓扑结构电路如图2a所示，其特点是在原有三相不控整流电路的整流桥后负载之前串联一个电抗器，如图2a所示。图2a桥后采用电抗器的三相无源PFC电路　　3.1.2桥后采用电抗器的三相无源PFC电路的Matlab仿

8、真研究　　下面利用Matlab仿真软件对电路进行仿真，其中解算选项为：可变步长，最大步长是，相对精度为，算法选择，仿真时间设为1s，其它选项默认[2]（下文中的仿真