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由单相功率因数校正(PFC)实现三相PFC的方案介绍

发布时间:2015-01-25 23:25:28  来源:大电流电感厂家   查看:

  引言

  电力电子装置的广泛应用,给公用电网造成严重污染,谐波和无功问题日益受到重视。为了减轻电力污染的危害程度,许多国家纷纷制定了相应的标准,如国际电工委员会的谐波标准IEEE555—2和IEC—1000—3—2等。功率因数校正(Power Factor CorrecTIon,简称PFC)技术,尤其是有源功率因数校正(Active Power FactorCorrection,简称APFC)技术可以有效的抑制谐波,已成为研究的热点。

  单相APFC技术的研究比较成熟,已有不少商业化的专用控制芯片,一体成型电感如UC3854,IRll 50,LTl508,ML4819。与单相功率因数校正整流装置相比,三相PFC整流装置具有许多优点:(1)输入功率高,功率额定值可达几千瓦以上;(2)单相PFC整流装置输入功率是一个两倍于工频变化的量,但在三相平衡装置中,三相输入功率脉动部分的总和为零,输入功率是一恒定值,三相PFC整流装置输出功率的脉动周期仅为单相全波整流的三分之一,脉动系数低,因此可以使用容量较小的输出电容,从而可以实现更快的输出电压动态响应。

  三相APFC技术正成为众多学者研究的重点,但其实现有一定的困难,而且还未见成熟的专用控制芯片。若能将单相APFC电路简单功率电感器整合成一个三相APFC电路,将能充分利用成熟的单相控制芯片,制作出满足要求的三相APFC装置。

  1 由单相APFC组合成三相APFC的几种方法

  单相PFC组合成三相PFC的技术优势是:(1)无需研究新的拓扑和控制方式,可直接应用发展比较成熟的单相PFC拓扑,以及相应的单相PFC控制芯片和控制方法;(2)电路由多个单相PFC同时供电,如果某一相出现故障,其余两相仍能继续向负载供电,电路具有冗余特性;(3)由于单向模块的使用,因此需要电感磁珠更少的维护和维修,而且有利于产品的标准化;(4)与三相PFC相比,不需要高压器件等。

  下面将对由单相PFC实现三相PFC的几种方法分别进行介绍。

  1)由三个分别带隔离DC/DC变换的单相PFC并联组成的方法

  每个单相PFC后跟随一个隔离型DC/DC变换器,DC/DC变换器输出端并联起来,形成一个直流回路后向负载供电,如图l所示。此类电路即可采用三相三线制接法,也可用三相四线制的接法,很灵活且很简单。而且此类电路都可设计成单级形式,从而减少功率等级且动态响应比较快。但一体电感器该类电路由三个完全独立的单相PFC及DC/DC变换器组成,由于需3个外加隔离的DC/DC变换器,因此用的器件比较多,成本较高。

  


  (1)单相PFC电路由全桥电路构成

  图2电路的特点是DC/DC的开关控制比较简单,相对于其它电路更适合于大功率场合的应用。但是由于隔离变压器反射电压的影响,全桥电路相对于反激电路来说有更高的电流失真。

  

单相PFC电路由全桥电路构成 www.elecfans.com

  (2)单相PFC电路由Buck电路构成图5 用三个单相Buck变换器组成的三相PFC示意图图3所示Buck型电路的结构比较简单,同全桥电路相似,

  

用三个单相Buck变换器组成的三相PFC示意图

  由于隔离变压器反射电压的影响,其相对于反激电路来说也有较大的电流失真,但其谐波仍可以限定在比较低水平,达到IEC—1000的要求。另外,其可实现的功率等级的大小不如全桥高,但比反激式电路要大。

  (3)单相PFC电路由反激电路构成

  图4所示反激式电路有比较接近正弦的相电流,而且功率因数也更接近于单位功率因数。由于其本身的结构特点,所以不必以增加电压为代价即可达到隔离的作用。但相对于前两种电路其功率不容易做大。

插件电感  

单相PFC电路由反激电路构成

  (4)单相PFC电路由SEPIC电路构成平面变压器厂家 | 平面电感厂家

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