三相功率因数校正技术研究

3.2 平均电流控制

3.21 平均电流控制的实现原理

平均电流控制的工作原理如图5.1所示，其控制电路构成两个控制环，电压环是外环，采样输出电压，保持输出电压恒定；电流环是内环，采样电感电流，迫使电感电流跟踪电流给定，减小输入电流谐波，图5.2是平均电流控制的输入电流波形。平均电流控制的工作原理为：主电路的输出电压Vo和给定参考电压Vo*送入电压误差放大器，放大器的输出为Vvo，电压误差放大器采用PI调节器，将与输入电压的检测值Vin同频同相的电流基准和电压误差放大器的输出信号Vvo共同加到乘法器MUL的输入端，而乘法器的输出作为电流给定值iL*，因此给定电流参考波形是与交流电网电压同频同相的正弦波，而电流参考的幅值则取决于电压误差放大器的输出Vvo。将电流参考信号iL*与电感电流iL的检测值一起送入电流误差放大器，电流误差放大器的输出与锯齿波比较产生开关管的PWM驱动信号，经功率放大后驱动开关管工作。驱动信号控制开关管的通、断，使iL跟踪给定值iL*，而且输入电流即电感电流的波形与交流电网电压波形同相，电网电流中的谐波大为减少，输入功率因数接近于1，同时功率因数校正器中的电压外环反馈控制又能保证输出电压Vo恒定。

图5.1 平均电流控制的工作原理方框图

图5.2 平均电流控制的输入电感电流

3.22 平均电流控制仿真

采用平均电流定频控制，输入电压：220V；输入电感：8mH；输出电容：2400uH；输入电压频率：50Hz；三角波交截频率：20kHz。输出电压：750V；输出功率：3kW。仿真波形如图6.1到6.3。其中图6.1中输出电压稳在750V，三相输入电感采样电流互差120°；图6.2中为A相输入电感电流与输入电压同频同相的波形，实现PFC功能；图6.3为A相上下桥臂管子sap和san的驱动波形，可以看出平均电流控制为定频控制，开关管的开关频率为50us。由于是恒频线性控制，可以使主电路和控制电路的参数设计简单方便，特别是电容、电感等与频率选择有关的参数设计。

图6.1 输出电压（下）和三相输入电感电流波形（上）

图6.2 A相输入电压和输入电感电流波形

图6.3 开关管sap (上)和san(下)的驱动波形

4 结 论

本文对三相升压型六开关PFC电路的滞环电流控制和平均电流控制两种方式用saber仿真进行了详细地分析比较，滞环电流控制是一种典型的非线性变频电流型PWM调制技术，相比SPWM控制可以提高效率。而平均电流控制属于恒频线性控制，主电路和控制电路的参数设计简单方便，且SPWM控制的谐波频谱固定，能有效地消除低次谐波。由仿真波形可知两种控制系统都能保证输入电感电流与输入电压同频同相，较好地实现PFC功能。