三相功率因數校正技術研究

3.2 平均電流控制

3.21 平均電流控制的實現原理

平均電流控制的工作原理如圖5.1所示，其控制電路構成兩個控制環，電壓環是外環，采樣輸出電壓，保持輸出電壓恒定；電流環是內環，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調節器，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生開關管的PWM驅動信號，經功率放大后驅動開關管工作。驅動信號控制開關管的通、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電壓波形同相，電網電流中的諧波大為減少，輸入功率因數接近于1，同時功率因數校正器中的電壓外環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PFC功能；圖6.3為A相上下橋臂管子sap和san的驅動波形，可以看出平均電流控制為定頻控制，開關管的開關頻率為50us。由于是恒頻線性控制，可以使主電路和控制電路的參數設計簡單方便，特別是電容、電感等與頻率選擇有關的參數設計。

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 開關管sap (上)和san(下)的驅動波形

4 結 論

本文對三相升壓型六開關PFC電路的滯環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，滯環電流控制是一種典型的非線性變頻電流型PWM調制技術，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設計簡單方便，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都能保證輸入電感電流與輸入電壓同頻同相，較好地實現PFC功能。