[發(fā)明專利]一種雙開關(guān)升壓型三相功率因素矯正電路的控制方法及實現(xiàn)裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210021177.0
• 申請日: 2012-01-09
• 公開（公告）號: CN102545581A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 朱春輝
• 申請（專利權(quán)）人: 朱春輝
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/14
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及功率因素矯正(PFC)技術(shù)，更具體地說，涉及一種雙開關(guān)升壓型三相功率因素矯正電路的控制方法及實現(xiàn)該方法的裝置。

背景技術(shù)

較大功率(一般幾千瓦以上)的電器設(shè)備，多以三相電壓作為輸入，而傳統(tǒng)的設(shè)備以二極管或晶閘管整流濾波后直接用于后級負載，產(chǎn)生大量的諧波，成為電網(wǎng)的公害。國內(nèi)和國際制定了限制諧波電流的相關(guān)標準，一些行業(yè)和應(yīng)用環(huán)境對諧波有更高的要求，為此，采用以電力電子技術(shù)為基礎(chǔ)的三相功率因素矯正技術(shù)正被越來越廣泛地應(yīng)用。

一些全控型的三相功率因素矯正電路可以實現(xiàn)0.99以上的功率因素，電流總諧波失真(THD)可小于5％，如圖1表示的三相三開關(guān)升壓電路，但圖中的Sa、Sb、Sc必須是雙向開關(guān)。如圖2所示的三相六開關(guān)PFC電路，雖然可以實現(xiàn)完全控制，但電路復雜，成本高，控制也較復雜。

一些半控型三相功率因素矯正電路相對簡單，如圖3所示的三相單開關(guān)升壓型PFC電路、圖4所示的三相雙開關(guān)升壓型兩電平PFC電路、圖5所示的三相雙開關(guān)升壓型三電平PFC電路。其中三相雙開關(guān)升壓型PFC電路可以單獨控制兩個開關(guān)管，但已有的控制方法并不根據(jù)三相輸入電壓合理控制電子開關(guān)的中點電壓，很難使輸入電流THD達到5％以下。

本發(fā)明設(shè)法提高雙開關(guān)升壓型三相功率因素矯正電路的功率因素，降低諧波電流。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明根據(jù)三相雙開關(guān)升壓型PFC電路的原理，提出了三相雙開關(guān)升壓型PFC電路的控制方法及實現(xiàn)裝置，通過合理設(shè)計，能提高功率因素，減小電流總諧波失真。

以圖5所示的三相雙開關(guān)升壓型三電平PFC電路為例，說明本發(fā)明基本原理。這里以三相輸入電壓的平均值代替三相輸入的理論中點電壓。假設(shè)A相輸入電壓Vain和B相輸入電壓Vbin高于三相輸入的中點電壓Vn，而C相輸入電壓Vcin低于Vn，假設(shè)升壓電感1a、1b、1c相同，均為1n，且電路工作在DCM狀態(tài)，輸出電容c1和c2上電壓均為Vout，開關(guān)管S01和S02的連接點即開關(guān)管中點電壓為Vsn，忽略二極管和開關(guān)管壓降，開關(guān)管S01導通時間ton，關(guān)斷時間toff，為方便計算，電壓以Vn作參考點，即Vn＝0V，則A相電感電流可通過如下得到：

同樣B相電感電流平均值為：

(Vbin-Vsn)xtonxtonxvout2lnx(ton+toff)x(Vout+Vsn-vbin)]]>

A相電感電流平均值Iaav＝Kx(Vain-Vsn)/(Vout+Vsn-Vain)

B相電感電流平均值Ibav＝Kx(Vbin-Vsn)/(Vout+Vsn-Vbin)

A相與B相電感電流平均值之比為：

假設(shè)Vain＞Vbin，根據(jù)上式，當Vsn＝0時，由于Vout-Vbin＞Vout-Vain，Iaav/Ibav的值將大于Vain/Vbin，即輸入電壓高的那一相電流更大。并且Vain與Vbin偏差越大，兩者的比例偏差也越大，即畸變越大。

當-(Vout-Vain-Vbin)＜Vsn＜0時，可以使Iaav/Ibav比值減小，從而增大輸入電壓較低的那相的電流。同樣道理，如果Vsn＞0，則會使輸入電壓較低的那一相電流更小，畸變更大。

根據(jù)初等數(shù)學基本知識，如果(Vout-Vain-Vbin)x(Vout-Vain-Vbin)-4VainxVbin＞0，可以根據(jù)方程-VainxVbin-(VsnxVsn+Vsnx(Vout-Vain-Vbin))＝0求解出Vsn使Iaav/Ibav與Vain/Vbin相同。