三相四線PFC整流器緩啟動(dòng)探討

1引言
隨著人們對(duì)環(huán)保要求的不斷提高，對(duì)電網(wǎng)質(zhì)量提出了新的要求。目前開關(guān)電源中普遍采用的功率因素校正技術(shù)，使輸入電流波形跟蹤市電輸入波形，以限制開關(guān)電源的電流諧波對(duì)電網(wǎng)的污染。在中大功率開關(guān)電源場合，三相四線制PFC有著廣泛應(yīng)用。一個(gè)高質(zhì)量的電源系統(tǒng)不僅需要好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標(biāo)，系統(tǒng)的平滑啟動(dòng)也是必不可少的。
電源系統(tǒng)動(dòng)態(tài)指標(biāo)和靜態(tài)指標(biāo)的調(diào)節(jié)在很多論文中都有討論，這些可以通過配置補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閉環(huán)參數(shù)來完成。本文分析了三相四線PFC緩啟動(dòng)可能造成大電流沖擊的一些原因，并給出控制這些沖擊的方法。
2問題描述
系統(tǒng)所采用的三相四線PFC電路如圖（1）所示。在這里選用SCR緩啟動(dòng)，雖然它對(duì)系統(tǒng)的效率有點(diǎn)影響，但從系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠方面來講，在做大功率設(shè)計(jì)時(shí)常用SCR代替接觸器加緩沖電阻啟動(dòng)。

（1）
其中Uc是SCR導(dǎo)通瞬間交流電容兩端的電壓，Rc是交流電容的容抗。由于電容上的電壓是階躍形式出現(xiàn)的，其諧波高頻成分很大，電容等效阻抗很低。致使SCR導(dǎo)通瞬間流過交流電容的電流很大。

（2）

其中，usa~usc為網(wǎng)側(cè)輸入三相電壓，ia~ic為三相輸入電流，R為電感的等效內(nèi)阻，Uoa~Uoc為直流側(cè)電壓。

，

經(jīng)過CLARK變換、PARK變換以及解偶后，系統(tǒng)方程可簡化為

（3）
直流側(cè)電壓為，忽略wLiq和wLid的影響，電感的電流由交流側(cè)電壓Usd和直流側(cè)電壓決定，其電路簡化后如圖5所示。

在剛開啟PFC時(shí)，直流電壓Ud還未確定。由于PFC開啟的過程沒有緩啟動(dòng)，存在類似一種電壓的切換過程，只有交流側(cè)電壓Usd和直流側(cè)電壓的幅值和相位完全相等的情況下才能使啟動(dòng)PFC時(shí)的沖擊電流最小。相位的鎖定可以通過鎖相環(huán)來完成，而幅值的跟蹤需要準(zhǔn)確確定啟動(dòng)時(shí)刻占空比以及那一周期內(nèi)調(diào)制比。很顯然，在忽略死區(qū)、開關(guān)延時(shí)以及開關(guān)管的損耗外，只有調(diào)制比為1時(shí)才能使交流側(cè)電壓Usd和直流側(cè)電壓的幅值相等。在PFC到達(dá)穩(wěn)定電壓前，母線電壓慢慢上升，調(diào)制比需要慢慢減小，同時(shí)內(nèi)部的PI環(huán)慢慢趨于穩(wěn)定了，PFC軟啟動(dòng)完成。
4結(jié)語
本文介紹方案在100kVA三相四線PFC整流器中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，在緩啟動(dòng)的過程中，系統(tǒng)過渡很平穩(wěn)，沒有大的沖擊電流產(chǎn)生。

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