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。
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