三相功率因数校正课件省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptxVIP

三相功率因数校正（PFC）技术研究第1页

1.三相功率因数定义[1]在PFC电路中基波位移因数为1，所以总功率因数为第2页

2.由单相PFC组合三相PFC[2][3]3个单相PFC电路组合组成三相PFC电路如图1和图2所表示。优点:能够利用比较成熟单相PFC技术，电路含有冗余特征。缺点：（1）使用元器件比较多。需三个外加隔离DC-DC变换器，所以成本较高。（图1）（2）图2电路是三个单相PFC变换器在输出端直接并联而成，电路中三个单相PFC之间存在相互影响，即使加入隔离电感和隔离二极管后也不能完全消除这种影响。电路效率和输入电流THD指标有所下降，不适合于大功率场所应用。（3）开关管过多，损耗比普通三相PFC大（4）要有复杂输出同时电路第3页

图13个单相PFC电路组合组成三相PFC第4页

图2.加入隔离电感和隔离二极管后3个单相PFC电路组合组成三相PFC第5页

图3是经过工频变压器把三相电压变换成两个单相，这两相输出电压幅值相同，相位差90。。然后用两个单相PFC电路来实现三相PFC功效与图1和图2所表示电路相比，这种电路少用一个单相PFC模块。变压器能够实现PFC电路与输入网侧间隔离作用，而且经过变压器变比设计，能够调整PFC输入电压。但使用变压器增大了系统体积和重量。图3由两个单相PFC组成三相PFC电路第6页

3.三相单开关PFC电路[2][3][7]3.1基本电路及原理[2]三相单开关PFC电路如图4所表示。开关导通期间:电感电流线性上升。各相电流峰值正比于对应各相相电压瞬时值开关关断期间：加在输入各电感上电压由输出电压与此时相电压瞬时值决定，电感上电流平均值与输入电压瞬时值不再满足线性关系第7页

图4三相单开关PFC电路可求出各个时段占主导地位电流平均值第8页

图5输入相电流波形与升压比M关系从图5中看出,输入电流平均值强烈依赖于升压比M,只有当M较大时,输入电流才靠近正弦,即THD较小[7]。为了减小网侧输入电流畸变，就需要提升输出电压，但这会增大电路中功率器件开关应力，同时使得后级DC-DC步骤因为输入电压高，而设计困难。第9页

3.2控制电路[3][4][5][6]控制方案:（1）电压环单环控制[3]输入电压与参考电压误差经放大后与三角波比较来控制开关管因为电压环很慢，保持主开关管开关频率恒定，占空比随负载而改变图6电压单环控制第10页

（2）六次谐波注入法：为了降低输入电流THD，能够在调制波中加入6倍数次谐波，使得总谐波含量降低，使得在满足谐波标准前提下，降低输出直流电压。[4]第11页

图7谐波注入PWM控制第12页

（3）改变开关频率法。这种方法每当三相Boost电感电流均下降到零时，开关管马上导通，开始下一个开关周期。在这种条件下Boost电感工作在DCM与CCM临界情况，因为各个时刻输入电压值不一样，因而开关频率也不一样，即开关是工作在变频情况下。[5]优点:因为开关频率改变，谐波不会集中分布在某个开关频率附近而是分布在某个频率区域范围内。这就减小了谐波幅值，PFC电路前EMI滤波器能够设计得比较小。。第13页

3.3三相单开关PFC电路改进两个三相单开关管PFC电路交织并联[6]这种并联思想是让两个三相单开关管PFC电路尽可能工作在临界状态，两个开关管驱动信号互差180°。这么单个三相单开关管PFC电路工作在DCM，但两个模块电流之和可能是连续，输入网侧电流显著减小。优点：（1）减小输入电流THD（2）系统等效开关频率提升一倍，减小EMI体积和重量缺点：（1）成本提升（2）两个模块内部相互影响，要加隔离二极管第14页

图7两个三相单开关管PFC电路交织并联第15页

3.4软开关电路[23]图8ZCT电路第16页

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图9ZCT电路各阶段等效电路第18页

3.5小结优点：（1）三相单开关PFC电路结构和控制都很简单，系统成本低。（2）主开关为零电流开通，开通损耗小。缺点：（1）输入输出电流纹波较大，对EMI滤波器要求较高。（2）THD大，功率因数低，要在THD和输出电压间进行折中第19页

4三相双开关PFC[2][8][9][10]4.1基本电路及工作原理在三相电路中，三相电流总共有三个自由度，而三相单开关PFC中只使用了一只开关管对电流进行控制，加上三相电流之和为零这个条件，最多只能对两个自由度量进行控制。所以能够经过增加一只开关管来对三相电流