三相四線PFC整流器緩啟動探討

1引言
隨著人們對環(huán)保要求的不斷提高，對電網(wǎng)質(zhì)量提出了新的要求。目前開關(guān)電源中普遍采用的功率因素校正技術(shù)，使輸入電流波形跟蹤市電輸入波形，以限制開關(guān)電源的電流諧波對電網(wǎng)的污染。在中大功率開關(guān)電源場合，三相四線制PFC有著廣泛應用。一個高質(zhì)量的電源系統(tǒng)不僅需要好的動態(tài)和靜態(tài)指標，系統(tǒng)的平滑啟動也是必不可少的。
電源系統(tǒng)動態(tài)指標和靜態(tài)指標的調(diào)節(jié)在很多論文中都有討論，這些可以通過配置補償網(wǎng)絡調(diào)節(jié)系統(tǒng)的閉環(huán)參數(shù)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(tǒng)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(tǒng)的效率有點影響，但從系統(tǒng)的穩(wěn)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(xiàn)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(wǎng)側(cè)輸入三相電壓，ia~ic為三相輸入電流，R為電感的等效內(nèi)阻，Uoa~Uoc為直流側(cè)電壓。

，

經(jīng)過CLARK變換、PARK變換以及解偶后，系統(tǒng)方程可簡化為

（3）
直流側(cè)電壓為，忽略wLiq和wLid的影響，電感的電流由交流側(cè)電壓Usd和直流側(cè)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(cè)電壓Usd和直流側(cè)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(huán)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(nèi)調(diào)制比。很顯然，在忽略死區(qū)、開關(guān)延時以及開關(guān)管的損耗外，只有調(diào)制比為1時才能使交流側(cè)電壓Usd和直流側(cè)電壓的幅值相等。在PFC到達穩(wěn)定電壓前，母線電壓慢慢上升，調(diào)制比需要慢慢減小，同時內(nèi)部的PI環(huán)慢慢趨于穩(wěn)定了，PFC軟啟動完成。
4結(jié)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(tǒng)過渡很平穩(wěn)，沒有大的沖擊電流產(chǎn)生。

參考文獻
[1]徐德鴻編著.電力電子系統(tǒng)建模及控制[M].北京:機械工業(yè)出版社,2005.
[2]林渭勛編著.現(xiàn)代電力電子電路[M].浙江:浙江大學出版社,2002.
[3]仇志凌,陳國柱.2MW風力發(fā)電并網(wǎng)逆變器研究與設計[J].第十七屆全國電源技術(shù)年會論文集,2007.■