三相功率因數(shù)校正技術(shù)研究

3.2 平均電流控制

3.21 平均電流控制的實現(xiàn)原理

平均電流控制的工作原理如圖5.1所示，其控制電路構(gòu)成兩個控制環(huán)，電壓環(huán)是外環(huán)，采樣輸出電壓，保持輸出電壓恒定；電流環(huán)是內(nèi)環(huán)，采樣電感電流，迫使電感電流跟蹤電流給定，減小輸入電流諧波，圖5.2是平均電流控制的輸入電流波形。平均電流控制的工作原理為：主電路的輸出電壓Vo和給定參考電壓Vo*送入電壓誤差放大器，放大器的輸出為Vvo，電壓誤差放大器采用PI調(diào)節(jié)器，將與輸入電壓的檢測值Vin同頻同相的電流基準和電壓誤差放大器的輸出信號Vvo共同加到乘法器MUL的輸入端，而乘法器的輸出作為電流給定值iL*，因此給定電流參考波形是與交流電網(wǎng)電壓同頻同相的正弦波，而電流參考的幅值則取決于電壓誤差放大器的輸出Vvo。將電流參考信號iL*與電感電流iL的檢測值一起送入電流誤差放大器，電流誤差放大器的輸出與鋸齒波比較產(chǎn)生開關(guān)管的PWM驅(qū)動信號，經(jīng)功率放大后驅(qū)動開關(guān)管工作。驅(qū)動信號控制開關(guān)管的通、斷，使iL跟蹤給定值iL*，而且輸入電流即電感電流的波形與交流電網(wǎng)電壓波形同相，電網(wǎng)電流中的諧波大為減少，輸入功率因數(shù)接近于1，同時功率因數(shù)校正器中的電壓外環(huán)反饋控制又能保證輸出電壓Vo恒定。

圖5.1 平均電流控制的工作原理方框圖

圖5.2 平均電流控制的輸入電感電流

3.22 平均電流控制仿真

采用平均電流定頻控制，輸入電壓：220V；輸入電感：8mH；輸出電容：2400uH；輸入電壓頻率：50Hz；三角波交截頻率：20kHz。輸出電壓：750V；輸出功率：3kW。仿真波形如圖6.1到6.3。其中圖6.1中輸出電壓穩(wěn)在750V，三相輸入電感采樣電流互差120°；圖6.2中為A相輸入電感電流與輸入電壓同頻同相的波形，實現(xiàn)PFC功能；圖6.3為A相上下橋臂管子sap和san的驅(qū)動波形，可以看出平均電流控制為定頻控制，開關(guān)管的開關(guān)頻率為50us。由于是恒頻線性控制，可以使主電路和控制電路的參數(shù)設(shè)計簡單方便，特別是電容、電感等與頻率選擇有關(guān)的參數(shù)設(shè)計。

圖6.1 輸出電壓（下）和三相輸入電感電流波形（上）

圖6.2 A相輸入電壓和輸入電感電流波形

圖6.3 開關(guān)管sap (上)和san(下)的驅(qū)動波形

4 結(jié) 論

本文對三相升壓型六開關(guān)PFC電路的滯環(huán)電流控制和平均電流控制兩種方式用saber仿真進行了詳細地分析比較，滯環(huán)電流控制是一種典型的非線性變頻電流型PWM調(diào)制技術(shù)，相比SPWM控制可以提高效率。而平均電流控制屬于恒頻線性控制，主電路和控制電路的參數(shù)設(shè)計簡單方便，且SPWM控制的諧波頻譜固定，能有效地消除低次諧波。由仿真波形可知兩種控制系統(tǒng)都能保證輸入電感電流與輸入電壓同頻同相，較好地實現(xiàn)PFC功能。