1 引言

　　三相 PFC 整流器的控制主要有半解耦和全解耦兩大類，主流的控制算法有基于 d-q 解耦的空間矢量調(diào)制，遲滯比較算法和單周期控制等。空間矢量調(diào)制要求對輸入電壓進(jìn)行d-q 解耦控制算法復(fù)雜，需采用數(shù)字信號處理器DSP 才能實現(xiàn)。而遲滯比較算法的開關(guān)頻率不恒定，對輸入和輸出的干擾比較大，需要比較大的電感和電容作為濾波元件。

　　分析了基于單周期控制技術(shù)的雙并聯(lián)升壓型三相 PFC 整流器在電網(wǎng)電壓不對稱時輸入電流跟蹤輸入電壓不良的問題，提出了一種有效的改進(jìn)措施，通過計算相電壓不對稱系數(shù)，對占空比計算公式進(jìn)行修正，以消除不對稱電壓對輸入電流波形跟蹤不良的影響，使每相電流均和各自的電壓同相，從而實現(xiàn)單位功率因數(shù)和低電流畸變。在任意時刻，該整流器只需要兩個開關(guān)管工作在高頻狀態(tài)，從而使開關(guān)管的總體損耗程度進(jìn)一步降低。最后通過硬件實驗驗證了該控制策略的正確性。

　　2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和狀態(tài)方程

　　圖 1 給出了雙并聯(lián)升壓型三相整流器的主電路原理圖。另外，圖2 還給出了輸入電壓b 相幅值減少20% ,c 相相位滯后30 °時三相電壓的波形，并按虛線劃分為六個區(qū)間。須注意的是，輸入電壓不對稱的情況不同，其分區(qū)點也可能不同，分區(qū)點由各相非零序電壓瞬時最大幅度區(qū)分點所確定。依據(jù)六階段PWM 控制技術(shù)原理，三相整流器可以通過在線性周期的每一區(qū)間內(nèi)控制兩個開關(guān)的通斷來實現(xiàn)單位功率因數(shù)。

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　　圖1 雙并聯(lián)升壓型三相整流器主電路拓?fù)鋱D

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　　圖2 b相幅值減小20% ，c相滯后30 ° 時三相電壓的波形圖

　　在開始詳細(xì)分析前，假設(shè)輸入電壓為正弦波，三相電路參數(shù)對稱，功率元器件的正向阻抗和其他寄生參數(shù)忽略不計。以圖1 的主電路輸入如圖2 所示的電壓為例，在區(qū)間I 內(nèi)，開關(guān)Sb 一直處于導(dǎo)通狀態(tài)，只對開關(guān)Sa 和Sc 進(jìn)行控制，此時三相整流器可以解耦為如圖3 所示的雙并聯(lián)升壓型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

　　圖中 Vp 、Vn 為不同區(qū)間所對應(yīng)的電壓，Lp、 Ln 和Lt 為不同區(qū)間所對應(yīng)的電感，Tp、 Tn 為不同區(qū)間所對應(yīng)的主控開關(guān)，dp 、dn 為主控開關(guān)的占空比。由于PWM 開關(guān)頻率遠(yuǎn)高于電網(wǎng)頻率，因此，在一個開關(guān)周期內(nèi)，各電感的電壓平均值為零，運用回路電流法和節(jié)點電壓法對各種開關(guān)狀態(tài)進(jìn)行分，析可得出：

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　　和

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　　從而推導(dǎo)出

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　　其中

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　　可以證明，式1 在任意區(qū)間的兩種開關(guān)順序都成立，并且只要電路工作在連續(xù)導(dǎo)通的模式，該等式即能準(zhǔn)確反映出穩(wěn)態(tài)電路的輸入電壓、輸出電壓和占空比三者之間的固定關(guān)系，與所采用的控制方案無關(guān)。因此式1 即為該整流器的狀態(tài)方程。