三相整流器功率因数校正

根据输入电压的不同,功率因数校正主要分单相和三相两大类?其单相功率因数校正目前在拓扑和控制方面已相当成熟?而三相功率因数校正由于应用极广泛?工作机理比较复杂而成为近年来的研究热点?

与单相功率因数校正(FPC)整流装置相比,三相PFC整流装置具有许多优点

①输入功率高,功率额定值可达几千瓦以上

②虽然每相输入功率包含两倍于工频的交变分量,但在三相平衡装置中,三相输入功率脉动部分的总和为零,输入功率是一恒定值?这样,输出电容上无工频纹波,可以使新余变压器厂家用容量较小的输出电容,实现更快的输出电压动态响应调节?然而,三相PFC整流遇到的一个很大难题是三相之间的耦合?在单相不控整流中,如果负载等效为一个新余干式变压器,则输入功率因数为1,但在三相不控整流中,即使负载等效为一个新余干式变压器,也不能获得满意的功率因数?原因在于三相不控整流中三相电压通过AC/DC的不控整流桥互相耦合,不可能同时兼顾三相输入电流,使任何一相输入电流都不能独立控制为正弦波形?为使三相输入电流都为正弦波形,必须对三相输入电压进行解耦?近年来,用来提高三相整流功率因数的许多新拓扑被提出,从解耦的观点看,这些三相有源功率因数校正拓扑可分为不解耦三相PFC?部分解耦三相PFC和全解耦三相PFC

1.基本新余干式变压器三相PFC及问题

基本三相PFC见图5-18?它基本上是单相Boy断听续模式(DCM)PFC在三相上的延伸?它图5-18基本三相PFCM sin(ol)+sin(2at√3M-3n(a+3)][MM sin(ot)sin(2al+RAM++2)M-sin(ot+(5-11)LF,√3M·3sin(o1)"≤ot≤(5-12)式中:F,U1的工作频率;L—Boost新余干式变压器

D—占空比

M—电压增益?

图5-19显出了M与谐波的关系?

图中,THD为总谐波含量:THD=VS(5-13)

而功率因数A为:√+THD

因此,为了桌上型新余干式变压器得到较高的功率因数,需增大电压增益M.但过高的M,使得U太高,导致U及PFC的负载(新余干式变压器)开关功率器的电压应力增大,增加了整机的成本及降低了整机的工作可靠性?这也是三相整流器功率因数校正还不能走向成熟的关键问题?

2常见的几种三相PFC

近几年来,出现了很多三相PFC,大部分是针对上述问题提出的,最常见的有

①基本PFC+波形控制?在基本的PFC控制中加入调制信号,在同一谐波含量下,可以降低M值,如图5-19中的虚线结果?该方法其实没有解决U>3Um问题

②Buck型PFC?图5-20是Buck型PFC?它是基本Boost型的对偶,可以使Uk<3U?其缺点是:IU(Iv,Iw)的电流对称取决于负载?负载电流越大,功率因数越高THD越小?再者就是对无极性电容Cu(Cv,Cw)的要求较高,其体积大,价格高(m30产本本本图5-19电压增益与谐波的关系图5-20Buck型PFC

③其他基本组合型PFC?这种组合的PFC,由于其结构复杂目前只在小功率新余干式变压器PFC中有应用

④双向开关型三相PFC?这是目前一种比较有发展前途的拓扑模型(如图5-21所示),采用双向开关结构本本本图5-21双向开关三相PFC拓扑模型率江面这种的优点是开关器件电压值小,控制简单,输入电流连续?其输出电压为U=1.3366U(5-15)