三相功率因数校正PFC技术的综述(二)

1、三相功率因数校正（PFC技术的综述（2）杨成林，陈敏，徐德鸿（ 浙江大学电力电子研究所，浙江杭州310027）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5 三相双开关PFC在三相电路中，三相电流总共有 3个自由度，而三相单开关PFC中只使用了只开关管对电流进行控制，加上三相电流之和为零这个条件，最多只能对2 个自由度的量进行控制。所以可以通过增加 1 只开关管来对三相电流进行控制。图 23的电路中，用 2 只串联的开关管代替图 8 上的单管，并在输入端用 3 个 Y 型接法的电容来构造浮动中点，这个中点与两只串联开关管的中点相联1

2、4 。该电路 Boost电感上的电流也是工作在 DCMF,与图8电路不同之处是：图8中的3个Boost电感是同时充电或放电的，而图 23 电路中电压值最高相的 Boost 电感与其余两相上的 Boost 电感充电或放电在时间上是错开的，各相的电流波形如图 24 所示。这样工作的好处是：在电感放电起始的一段时间里输出电压全部参与电感放电，而图 8 电路中电感放电时输出电压是被分成两部分分别参与不同的电感放电的由式2） , （ 3）可见，这就使电感放电时间缩短，即缩短了电感电流平均值与输入电压瞬时值的非线性阶段，可减小输入电流的THD在较小的输出电压下就可以获得比较小的THD止匕外，Y型接法的3个

3、电容可以在一定程度上减小低次电流谐波 14。电路的不足之处是：电路工作在DCMF, THM比较大。这种电路己在空调器中使用 15 。图25所示为双开关谐振型三相PFC电路16。在该电路中，开关（S1, S2）、 个串联L C电路和由D7D12组成的三相全桥电路一起组成谐振开关网图23三相双开关两电平PFC电路（）三相功率因数校正（PF。技术的综述（2）图25三相双开关谐振型PFC电路7 CD*1 7 U Qi 刀 口羽图图26三相双开关三电平PFC主电路及控制框图图27三相双开关三电平PFC并联电路2OI5O5 Q %/月0=1三牙0VcVb寸上桥臂的D1和下桥臂的D5导通iX=iP ； iY

4、=iQ ； iZ=0iA=iXiX ； iB=iYiY ； iC=iZiZ （5）y 喝厅电 一 4 -3 9 9 9 9 9 0-9一 =图29三相单开关PFC交错并联与三相双开关PFC交错并联在不同的输入电压下效 率的比较图30含IFT的三相Buck型PFC电路图31含IFT的三相Boost型PFC电路图32三相三开关三电平PFC电路iX =iY =iZ =iN/3 （ 6）iN=iP iQ 由式（5）、 （6）、 （7）可以得出iP,iQ与iA,iB,iC 的关系iP=2iA + iB ； iQ= （iA + 2iB）（8）在这时（Va0VcVb iA,iB分别为正的最大电流和负的最大电

5、流。在整个 周期内式（8）可写成iP=2i + ma奸 i max; iQ= （i + ma肝 2i max）所以只要iP,iQ的参考iP * ,iQ *与iA,iB,iC 的参考iA * ,iB * ,iC *满足iP =2i max i max； iQ =（ i max 2i max）就可以通过控制 iP,iQ 来实现对三相输入电流的控制。由于电路等效成两个单相PFC串联，因而可采用单相PFC的控制技术，使iP,iQ跟随电流给定iP*,iQ，根据映射关系，输入电流iA,iB,iC 也将跟随给定电流iA ,iB ,iC ，从而可实现功率因数为 1。这种电路的优点是开关少，控制简单，可采用任何

6、单相 PFC 的技术；缺点是需要一个容量相当大的 IFT （约大于输入总功率的 20），由于 IFT 工作在低频，这必然增加变换器的成本和体积。6三相三开关PFC电路三相三开关PFC电路如图32所示，其中开关S1, S2, S3是双向开关。由于 电路的对称性，电容中点电位 VM与电网中点的电位近似相同，因而通过双向开关 S1、S2、S3可分别控制对应相上的电流。开关合上时对应相上的电流幅值增大， 开关断开时对应桥臂上的二极管导通（电流为正时，上臂二极管导通；电流为负时，下臂二极管导通），在输出电压的作用下 Boost 电感上的电流减小，从而实现对电流的控制。这种电路还有一些类似的变形电路如图

7、33 到图 36 所示。这些电路可以采用滞环控制或空间矢量法控制。另外有些文献提出让对应相上的开关在该相电压正向过零和负向过零时开始各导通30，其余时间开关关断，这样来实现功率因数校正 22 。这样控制的优点是控制简单，另外开关频率只是网侧开关频率的2 倍，因而可以选用频率比较低的开关器件，系统成本较低。但是这样控制方法下THD比较大，Boost电感值要取得比较大。在文献23和文献24中提出的对三相 三开关及其类似电路的控制方法下，可以把这些电路分成两类：一类是两个单相Boost 电路串联起来的如图32、图33、图34，这些电路都有两个串联在一起的输出电容。另一类是两个单相 Boost 电路并联，如图 35、图 36 所示，这些电路只有一个输出直流电容。文献中提出的控制方法是: 在一个网侧电压周期的360内，选择一个600区域，如VaVb0 Vc 2:图39三相四开关PFC电路并联二极管整流电路相比有很明显的优势，成为近年电力电子技