三相单开关DCM Boost整流器

　　占空比一定的单相Boost PFC转换器，可以工作于DCM模式，同样，有输人电感的Buck－Boost、SEPIC、Cuk转换器，以及反激式PFC转换器，也可以工作于DCM模式。其输人电流的峰值与输入电压成正比。图1所示的三相单开关DCM Boost整流器的原理和单相Boost PFC转换器相同。三相交流电源的每一相都通过一个Boost电感与不控整流桥相连，并输出给单相Boost开关电路。这种电路的优点是：只用一个开关，输人电流的峰值与输人相电压近似呈线性关系，功率因数高。只需要采用简单的恒频PWM控制器进行控制，就可以实现电压的闭环控制，成本低，但是输人电流是不连续的。

　　图1 三相DCM单开关Boost整流器及PWM闭环控制

　　三相单开关DOM Boost整流器的工作原理如下：假设开关频率和占空比是一定的，则开关S导通前电感电流为零；在开关S导通后，整流桥通过开关S短路，各相输入电感承受的电压就是交流输人的相电压。电感中的电流从零上升、上升的速率及输入电流的峰值与相应的相电压成正比。在S关断后，输人电流将被迫流过Boost二极管向负载输出能量；与此同时，输入端的电感也向负载释放所储的能量。某相输入电感上的电压uL等于

　　式中 u——该相输人相电压的瞬时值；
　Uo——直流输出电压。

　　当电感电流下降到零时，相应的整流桥上的二极管自然关断，使该相的电流保持为零。uL越大亦即u。越大，电感电流下降到零的时间越短。由于S关断后，电感有一个释放储能的阶段，使一个周期的平均相电流和相应的相电压瞬时值不成正比，因而输人电流的波形会发生畸变，使输入电流的谐波分量增大，电流的THD加大。实验和理论分析证明，这个电路的输入电流的THD与升压转换比M有关。

　　输入相电压 u=Umsinwt

　　式中 Um——输人相电压的幅值。

　　　　升压转换比

　　M越大，THD越小，THD在5％～15％范围内时，就可以满足lEC－1000－3－2的要求。但是M增大时输出电压U。也增大，使后级转换器开关器件的电压应力也相应提高。

　　为了减小输人电流的THD，1996年QHHuang提出将谐波注入法（HarmONic InjectionApproach）应用于三相DCM单开关Boost整流器，以提高它的输人功率因数。主要原理是采样输人电流的6次谐波，与负反馈电压误差信号一起共同注人到PWM环节从而调节开关占空比Du(t)。

　　式中 Du——稳态占空比；
　　m——调制比，0＜m＜1。

　　谐波注人法能使输人电流谐波中占主导地位的5次谐波大大减小。对一台输出800V，8kW（每相输人220V）的三相单开关DCM Boost整流器的实验结果证明，PWM环节注人输入电流的6次谐波后，可以使THD＜10％，升压比M＝1.45。这一方法的优点是：简单、容易实现，成本低，可以显著减少输入电流的谐波和THD。

　　此外，也可以采用交错并联（interleaving）的方法来减少输人电流的高次谐波如图2所示。两台三相DOM单开关Boost整流器，输入端并联于市电电网，输出端并联接入滤波电容及负载，使两台整流器的开关S1和S2的驱动信号相位相差180°，就可以实现交错并联。

　　三相单开关DCM Boost整流器加人ZCT开关辅助电路，由谐振环节LrCr、辅助开关Va和二极管Dr组成，就可以实现三相单开关DCM Boost ZCT整流器如图3所示。

　　三相Boost整流器除了单开关电路外，还有双开关、三开关或四开关电路。

　　图2 两台三相DCM单开关Boost整流器交错并联

　　图3 三相单开关DCM Boost ZCF整流器