三相四線PFC整流器緩啟動探討

1引言
隨著人們對環保要求的不斷提高，對電網質量提出了新的要求。目前開關電源中普遍采用的功率因素校正技術，使輸入電流波形跟蹤市電輸入波形，以限制開關電源的電流諧波對電網的污染。在中大功率開關電源場合，三相四線制PFC有著廣泛應用。一個高質量的電源系統不僅需要好的動態和靜態指標，系統的平滑啟動也是必不可少的。
電源系統動態指標和靜態指標的調節在很多論文中都有討論，這些可以通過配置補償網絡調節系統的閉環參數來完成。本文分析了三相四線PFC緩啟動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，雖然它對系統的效率有點影響，但從系統的穩定可靠方面來講，在做大功率設計時常用SCR代替接觸器加緩沖電阻啟動。

（1）
其中Uc是SCR導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的，其諧波高頻成分很大，電容等效阻抗很低。致使SCR導通瞬間流過交流電容的電流很大。

（2）

其中，usa~usc為網側輸入三相電壓，ia~ic為三相輸入電流，R為電感的等效內阻，Uoa~Uoc為直流側電壓。

，

經過CLARK變換、PARK變換以及解偶后，系統方程可簡化為

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

在剛開啟PFC時，直流電壓Ud還未確定。由于PFC開啟的過程沒有緩啟動，存在類似一種電壓的切換過程，只有交流側電壓Usd和直流側電壓的幅值和相位完全相等的情況下才能使啟動PFC時的沖擊電流最小。相位的鎖定可以通過鎖相環來完成，而幅值的跟蹤需要準確確定啟動時刻占空比以及那一周期內調制比。很顯然，在忽略死區、開關延時以及開關管的損耗外，只有調制比為1時才能使交流側電壓Usd和直流側電壓的幅值相等。在PFC到達穩定電壓前，母線電壓慢慢上升，調制比需要慢慢減小，同時內部的PI環慢慢趨于穩定了，PFC軟啟動完成。
4結語
本文介紹方案在100kVA三相四線PFC整流器中進行實驗，在緩啟動的過程中，系統過渡很平穩，沒有大的沖擊電流產生。

參考文獻
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