[發明專利]降低三相史維斯電路邊界處電流畸變的控制系統及方法

有效

• 申請號: 202011167780.0
• 申請日: 2020-10-27
• 公開（公告）號: CN112532038B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 錢欽松;毛世源;許勝有;楊蘭蘭;孫偉鋒;時龍興
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12;H02M7/219
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 沈廉

本發明是一種降低三相Swiss電路邊界處電流畸變的控制系統及其控制方法，該控制系統包括信號采樣及處理電路、數字處理及控制電路及驅動單元。所述信號采樣及處理電路包括電壓采樣及處理電路、電流采樣及處理電路；所述數字處理及控制電路包括以數字計算單元為核心的數字比較器1、數字比較器2、鎖存單元、控制單元；所述驅動單元接收來自控制單元的控制信號，并驅動Qa、Qb、Qc三個低頻雙向功率管。本發明可以有效得出電流超前電壓的相位值，根據計算值檢測出進入邊界區的時刻，并通過優化雙向諧波注入開關管的導通狀態，有效減小了邊界區的電流畸變，進而提高了功率因數。

技術領域

本發明涉及一種控制策略，應用數字控制技術，用于減輕三相史維斯(Swiss)及其延伸拓撲中邊界處電流畸變嚴重的問題，進而減小THD及提高功率因數

背景技術

隨著電力電子技術的高速發展，供電設備的功率等級不斷增大，對用電設備的功率因數要求越來越高。為了降低高次電流諧波對電網及用電設備的污染，減小無功功率，提高電網利用效率，各種包含PFC功能的拓撲應運而生。近年來，三相PFC拓撲及其控制策略不斷發展完善，在大功率場合下的應用越來越廣泛。

三相史維斯(Swiss)拓撲僅包含兩個高頻開關管，開關損耗小，控制簡單，開關應力小，在低壓大功率場合擁有廣泛應用。其包含三對低頻雙向開關管，用于諧波注入。在低頻管切換處，相電流有明顯的畸變，THD升高，功率因數也相應降低。

數字控制技術越來來成熟，使用數字控制技術可以更為精準的預測和控制，通過數字計算，可以有效得出相電流發生畸變的時刻以及畸變的程度，從而可以進行更為有效的控制優化，減小電流諧波失真。

發明內容：

技術問題：本發明提出一種降低三相史維斯(Swiss)電路邊界處電流畸變的控制系統及其控制方法，是一種針對三相史維斯(Swiss)拓撲控制方案的優化，主要解決邊界處電流畸變的問題，以降低總諧波失真，提高功率因數；可以根據工況計算出電流與電壓的相位差值，實時進行控制優化。

技術方案：本發明的一種降低三相史維斯電路邊界處電流畸變的控制系統包括信號采樣及處理電路、數字處理及控制電路及驅動單元；

所述信號采樣及處理電路包括電壓采樣及處理電路、電流采樣及處理電路；所述電壓采樣及處理電路包含三路結構相同、輸入/輸出不同的相電壓采樣及處理電路分別對應三相電壓Va、Vb、Vc，每一相電壓采樣及處理電路均包含獨立的串聯電阻降壓網絡及獨立的ADC芯片，三路相電壓采樣及處理電路的輸入分別連接三相輸入源Va、Vb、Vc，經過串聯電阻降壓網絡后分別接入各自的ADC芯片，每一相電壓對應的ADC芯片的輸出值即為電壓采樣及處理電路的三個實際輸出；所述電流采樣及處理電路包含三路結構相同、輸入/輸出不同的相電流采樣及處理電路分別對應三相電流Ia、Ib、Ic，每一相電流采樣及處理電路均包含獨立的采樣電阻，獨立的放大電路及獨立的ADC芯片；采樣電阻Ra、Rb、Rc分別串接在三相輸入源Va、Vb、Vc與LC濾波器及整流橋之間，采樣電阻Ra、Rb、Rc兩端的壓差信號分別經各自的放大電路后分別接入各自的ADC芯片，每一相電流對應的ADC芯片的輸出值即為電流采樣及處理電路的三個實際輸出；