三相功率因数（PFC）技术的综述

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1、三相功率因数（PFC）技术的综述题目：1背景：★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1994年颁布了《电能质量公用电网谐波》标准（GB/T14549-93）。★国际电工学会也于1988年对谐波标准IEC555-2进行修正，欧洲制定IEC1000-3-2标准，传统整流器一般不符合新的规定；因此，传统整流器将面临前所未有的挑战。2IEC61000-3-2

2、A类标准奇次谐波次数最大允许的谐波电流值（A）32.3051.1470.7790.40110.33130.21n=15至390.15*15/n偶次21.0840.4360.30n=8至400.23*8/n注：表中n为谐波次数3抑制谐波的两种主要方法★被动方法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或滤除谐波。★主动式方法，设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低、功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。4三相六开关PFC主电路主电路图★电路工作原理：以A相为例，当A相电压为正时，S4导通使La上电流增大，电

3、感La充电；S4关断时，电流ia通过与S1并联的二极管流向出端，电流减小。同样A相电压为负时，可通过S1及与S4并联的二极管对电流ia进行控制。5三相六开关PFC控制电路常用的PWM控制★控制电路由电压外环、电流内环及PWM发生器构成。★PWM控制可采用三角波比较法、滞环控制或空间矢量调制法（SVM）。6三相六开关PFC特点优点：★输入电流的THD小，功率因数为1，输出直流电压低，效率高，能实现功率的双向传递，适用于大功率应用。缺点：★使用开关数目较多，控制复杂，成本高，而且每个桥臂上两只串联开关管存在直通短路的危险，对功

4、率驱动控制的可靠性要求高。7三相单开关PFC电路三相单开关PFC电路及其控制框图★三相单开关PFC电路可以看成是单相电流断续（DCM）BoostPFC在三相电路中的延伸。8三相单开关PFC工作原理★在T1期间开关导通，电流ia，ib，ic线性增加(设Vc<0，Va>Vb>0）。★T2期间开关关断，ia，ib，ic在输出电压和相电压的共同作用下开始减小，最后ib减小到零，T2期间结束。★ia,ic同时回到零，T3阶段结束。★在T4期间三个Boost电流保持为零。输入电感上的电流波形9各阶段等效电路T1T2T3T410工作阶段

5、电流表达式T1T2T3电感电流的平均值表达式11电感电流波形电感电流波形图电感上电流平均值★因为开关频率高（与工频相比），可以用电感上电流平均值近似虑去调频后的实际电流。12电流波形与升压比的关系电流波形★分析：升压比M越大，可以缩短一个开关周期内输入电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段T2和T3，因而可以减小电流畸变。★从图可知，升压比M越大，电流波形正弦度越好。M＝2M＝2.5M＝3M＝3.513电流谐波与升压比的关系5次7次11次13次★升压比M越大，各次谐波含量越小。14三相单开关PFC特点缺点：★从上面的分析可

6、知：为了减小网侧输入电流的畸变就要提高输出电压值，这就增大了开关管承受的电压，也增加了后面DC/DC变换器的电压耐量，也给Boost二极管的选择带来困难。★由于电流工作在DCM下，输入侧的电流THD值大，并需要有较大的EMI滤波器。优点：★仅使用一只开关管，控制容易。★由于电路工作在DCM下，Boost二极管Ds不存在反向恢复问题，一般情况下可以不使用吸收电路。★开关在零电流下导通，开关开通损耗小。★系统成本低。15三相单开关PFC谐波注入法★为了减小输出电压值和输入电流的THD值，可以使用注入谐波的方法来实现开关管的脉宽

7、微调，从而减小电流THD值。谐波注入法主要是通过注入6次谐波来抑制输入电流谐波。谐波注入法主电路及其控制框图16谐波注入法原理★6次谐波注入使开关导通比变为：d(t)=D[1+msin(6ωt+3π/2)]m为调节参数，0

8、d(t)=D[1+msin(6ωt+3π/2)]m＝4%★注入6次谐波时，可以减小5次谐波，但同时也增大了7次谐波。18谐波注入法与固定占空比THD比较固定占空比谐波注入法d(t)=D[1+msin(6ωt+3π/2)]m＝4%19谐波注入法与固定占空比允许输出最大功率比较固定占空比谐波注入法d(t)=