三相四線(xiàn)PFC整流器緩啟動(dòng)探討

1引言
隨著(zhù)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(kāi)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(kāi)關(guān)電源的電流諧波對電網(wǎng)的污染。在中大功率開(kāi)關(guān)電源場(chǎng)合，三相四線(xiàn)制PFC有著(zhù)廣泛應用。一個(gè)高質(zhì)量的電源系統不僅需要好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)指標，系統的平滑啟動(dòng)也是必不可少的。
電源系統動(dòng)態(tài)指標和靜態(tài)指標的調節在很多論文中都有討論，這些可以通過(guò)配置補償網(wǎng)絡(luò )調節系統的閉環(huán)參數來(lái)完成。本文分析了三相四線(xiàn)PFC緩啟動(dòng)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(wèn)題描述
系統所采用的三相四線(xiàn)PFC電路如圖（1）所示。在這里選用SCR緩啟動(dòng)，雖然它對系統的效率有點(diǎn)影響，但從系統的穩定可靠方面來(lái)講，在做大功率設計時(shí)常用SCR代替接觸器加緩沖電阻啟動(dòng)。

（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(guò)交流電容的電流很大。

（2）

其中，usa~usc為網(wǎng)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(jīng)過(guò)CLARK變換、PARK變換以及解偶后，系統方程可簡(jiǎn)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(jiǎn)化后如圖5所示。

在剛開(kāi)啟PFC時(shí)，直流電壓Ud還未確定。由于PFC開(kāi)啟的過(guò)程沒(méi)有緩啟動(dòng)，存在類(lèi)似一種電壓的切換過(guò)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(dòng)PFC時(shí)的沖擊電流最小。相位的鎖定可以通過(guò)鎖相環(huán)來(lái)完成，而幅值的跟蹤需要準確確定啟動(dòng)時(shí)刻占空比以及那一周期內調制比。很顯然，在忽略死區、開(kāi)關(guān)延時(shí)以及開(kāi)關(guān)管的損耗外，只有調制比為1時(shí)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(xiàn)電壓慢慢上升，調制比需要慢慢減小，同時(shí)內部的PI環(huán)慢慢趨于穩定了，PFC軟啟動(dòng)完成。
4結語(yǔ)
本文介紹方案在100kVA三相四線(xiàn)PFC整流器中進(jìn)行實(shí)驗，在緩啟動(dòng)的過(guò)程中，系統過(guò)渡很平穩，沒(méi)有大的沖擊電流產(chǎn)生。

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