并聯(lián)技術(shù)的三相功率因數(shù)的校正到底有幾種方法呢

引言

電力電子裝置的廣泛應(yīng)用，給公用電網(wǎng)造成嚴(yán)重污染，諧波和無(wú)功問(wèn)題日益受到重視。為了減輕電力污染的危害程度，許多國(guó)家紛紛制定了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)，如國(guó)際電工委員會(huì)的諧波標(biāo)準(zhǔn)IEEE555—2和IEC—1000—3—2等。功率因數(shù)校正（Power Factor CorrecTIon，簡(jiǎn)稱PFC）技術(shù)，尤其是有源功率因數(shù)校正（Active Power FactorCorrection，簡(jiǎn)稱APFC）技術(shù)可以有效的抑制諧波，已成為研究的熱點(diǎn)。

單相APFC技術(shù)的研究比較成熟，已有不少商業(yè)化的專用控制芯片，如UC3854，IRll 50，LTl508，ML4819。與單相功率因數(shù)校正整流裝置相比，三相PFC整流裝置具有許多優(yōu)點(diǎn)：（1）輸入功率高，功率額定值可達(dá)幾千瓦以上; （2）單相PFC整流裝置輸入功率是一個(gè)兩倍于工頻變化的量，但在三相平衡裝置中，三相輸入功率脈動(dòng)部分的總和為零，輸入功率是一恒定值，三相PFC整流裝置輸出功率的脈動(dòng)周期僅為單相全波整流的三分之一，脈動(dòng)系數(shù)低，因此可以使用容量較小的輸出電容，從而可以實(shí)現(xiàn)更快的輸出電壓動(dòng)態(tài)響應(yīng)。

三相APFC技術(shù)正成為眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)，但其實(shí)現(xiàn)有一定的困難，而且還未見成熟的專用控制芯片。若能將單相APFC電路簡(jiǎn)單整合成一個(gè)三相APFC電路，將能充分利用成熟的單相控制芯片，制作出滿足要求的三相APFC裝置。

由單相APFC組合成三相APFC的幾種方法

單相PFC組合成三相PFC的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是：（1）無(wú)需研究新的拓?fù)浜涂刂品绞?，可直接?yīng)用發(fā)展比較成熟的單相PFC拓?fù)?，以及相?yīng)的單相PFC 控制芯片和控制方法；（2）電路由多個(gè)單相PFC同時(shí)供電，如果某一相出現(xiàn)故障，其余兩相仍能繼續(xù)向負(fù)載供電，電路具有冗余特性；（3）由于單向模塊的使用，因此需要更少的維護(hù)和維修，而且有利于產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化；（4）與三相PFC相比，不需要高壓器件等。

下面將對(duì)由單相PFC實(shí)現(xiàn)三相PFC的幾種方法分別進(jìn)行介紹。

1）由三個(gè)分別帶隔離DC/DC變換的單相PFC并聯(lián)組成的方法

每個(gè)單相PFC后跟隨一個(gè)隔離型DC/DC變換器，DC/DC變換器輸出端并聯(lián)起來(lái)，形成一個(gè)直流回路后向負(fù)載供電，如圖1所示。此類電路即可采用三相三線制接法，也可用三相四線制的接法，很靈活且很簡(jiǎn)單。而且此類電路都可設(shè)計(jì)成單級(jí)形式，從而減少功率等級(jí)且動(dòng)態(tài)響應(yīng)比較快。但該類電路由三個(gè)完全獨(dú)立的單相PFC及DC/DC變換器組成，由于需3個(gè)外加隔離的DC/DC變換器，因此用的器件比較多，成本較高。

（1）單相PFC電路由全橋電路構(gòu)成

圖2電路的特點(diǎn)是DC/DC的開關(guān)控制比較簡(jiǎn)單，相對(duì)于其它電路更適合于大功率場(chǎng)合的應(yīng)用。但是由于隔離變壓器反射電壓的影響，全橋電路相對(duì)于反激電路來(lái)說(shuō)有更高的電流失真。

（2）單相PFC電路由反激電路構(gòu)成

圖4所示反激式電路有比較接近正弦的相電流，而且功率因數(shù)也更接近于單位功率因數(shù)。由于其本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，所以不必以增加電壓為代價(jià)即可達(dá)到隔離的作用。但相對(duì)于前兩種電路其功率不容易做大。

（3）單相PFC電路由SEPIC電路構(gòu)成

在Boost變換中，傳統(tǒng)的隔離在此種情況下的應(yīng)用并不理想，因?yàn)樵陔娏鬟B續(xù)情況下，器件將產(chǎn)生高的電壓應(yīng)力，在電流斷續(xù)情況下將產(chǎn)生較大的輸入電流失真。

圖5所示的電路是用隔離SEPIC電路組成的三相PFC電路，SEPIC變換器的輸入端類似于Boost電路，因此具有Boost電路的優(yōu)點(diǎn)，如有低的輸入電流失真和更小的EMI濾波器。在輸出端SEPIC電路像反激式變換器，從而不必以增加電壓為代價(jià)達(dá)到隔離的作用。

2）由三個(gè)單相PFC在輸出端直接并聯(lián)組成的方法

圖6是將3個(gè)單相PFC變換器在其輸出端直接并聯(lián)而成的，因此結(jié)構(gòu)相對(duì)較簡(jiǎn)單。由于該電路是三個(gè)單相。PFC變換器在輸出端直接并聯(lián)而成的，各相之間存在較嚴(yán)重的耦合。下面給出一種其相應(yīng)的電路，如圖7所示，電路中三個(gè)單相PFC之間存在相互影響，即使加入隔離電感和隔離二極管后也不能完全消除這種影響，導(dǎo)致電路的效率和輸入電流THD指標(biāo)有所下降，所以在大功率場(chǎng)合很少應(yīng)用，但在中小功率場(chǎng)合有一定的使用價(jià)值。

圖9是其一種實(shí)際的應(yīng)用電路圖，工作原理是，三相輸入電壓Ua，Ub，Uc（相位相差120°）。通過(guò)帶有中心抽頭的變壓器變成兩相電壓Uab和Uck（相位相差90°），Uab和Uck。的矢量圖如圖10所示。

通過(guò)這樣的變換，就變成兩個(gè)三相單開關(guān)PFC的并聯(lián)。

編輯：jq