基于单周期控制的高功率因数整流器仿真

随着电力电子技术的不断发展，带非线性负载的电力电子装置在电网中得到广泛应用并产生大量电流谐波，电力系统的波形畸变及由此产生的谐波不仅大大降低了系统的功率因数，而且也给系统带来了危害。
寻求更加简单的控制策略，降低PFC成本，减少总谐波含量(THD)和EMI，目前对三相功率因数校正方面的研究主要集中在控制策略和拓扑结构方面。控制策略的研究主要集中在电流型控制、多环控制、单周期控制、矢量控制等方面。采用单周期控制技术控制三相整流器以减小电流畸变，使输入电流在每个开关周期都能很好跟踪参考电流，使直流输出端存在大量电流谐波时，也能实现较小的输入电流畸变，从而实现高功率因数整流。

1 整流器的拓扑结构
三相三开关PFC电路如图1所示，主要有两电平和三电平2种结构。图1(a)为三电平结构，两电容中点电位与电网中点的电位基本相同，通过双向开关Sa、Sb、Sc分别控制对应相的电流。开关合上时对应相的电流幅值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通电路，在输出电压的作用下Boost电感上的电流减小，从而实现对电流的控制。图1(b)所示的电路为两电平结构，通过开关动作，可以控制相间的电流。开关管导通时，电感储能，电感电流增大；开关管关断时，电源和电感共同向负载供电，电流减小。

可以看出，以上两种拓扑结构各有优缺点。这里选择两电平的拓扑结构，采用分区间控制的方法，让其工作在双端并联Boost态，这种控制方法的特点是在任何时刻只有两只开关管工作在高频状态下，故损耗较小。当电路工作在连续导电模式下，该结构电路使输入电压和输入电流同相位，能够实现单位功率因数，并且输入电流总谐波含量较低。

2 单周期控制(0CC)技术
0CC技术是90年代初发展起来的一种非线性大信号PWM控制理论，也是一种模拟PWM控制技术。它通过控制开关的占空比，使每个开关周期中开关变量的平均值严格等于或正比于控制参考量。平均输入电流跟踪参考电流且不受负载电流的约束，即使负载电流具有很大的谐波也不会使输入电流发生畸变。因而将单周期控制技术应用于三相整流器中可以实现低电流畸变和高功率因数，这种控制方法取消了传统控制方法中的乘法器，使整个控制电路的复杂程度降低，具有动态响应快、开关频率恒定、鲁棒性强、易于实现等优点，是一种很好的控制方法。
2．1 OCC技术基本原理
图2为固定开关频率的单周期控制降压变换器原理图。