三相四线PFC整流器缓启动探讨

1引言
随着人们对环保要求的不断提高，对电网质量提出了新的要求。目前开关电源中普遍采用的功率因素校正技术，使输入电流波形跟踪市电输入波形，以限制开关电源的电流谐波对电网的污染。在中大功率开关电源场合，三相四线制PFC有着广泛应用。一个高质量的电源系统不仅需要好的动态和静态指标，系统的平滑启动也是必不可少的。
电源系统动态指标和静态指标的调节在很多论文中都有讨论，这些可以通过配置补偿网络调节系统的闭环参数来完成。本文分析了三相四线PFC缓启动可能造成大电流冲击的一些原因，并给出控制这些冲击的方法。
2问题描述
系统所采用的三相四线PFC电路如图（1）所示。在这里选用SCR缓启动，虽然它对系统的效率有点影响，但从系统的稳定可靠方面来讲，在做大功率设计时常用SCR代替接触器加缓冲电阻启动。

（1）
其中Uc是SCR导通瞬间交流电容两端的电压，Rc是交流电容的容抗。由于电容上的电压是阶跃形式出现的，其谐波高频成分很大，电容等效阻抗很低。致使SCR导通瞬间流过交流电容的电流很大。

（2）

其中，usa~usc为网侧输入三相电压，ia~ic为三相输入电流，R为电感的等效内阻，Uoa~Uoc为直流侧电压。

，

经过CLARK变换、PARK变换以及解偶后，系统方程可简化为

（3）
直流侧电压为，忽略wLiq和wLid的影响，电感的电流由交流侧电压Usd和直流侧电压决定，其电路简化后如图5所示。

在刚开启PFC时，直流电压Ud还未确定。由于PFC开启的过程没有缓启动，存在类似一种电压的切换过程，只有交流侧电压Usd和直流侧电压的幅值和相位完全相等的情况下才能使启动PFC时的冲击电流最小。相位的锁定可以通过锁相环来完成，而幅值的跟踪需要准确确定启动时刻占空比以及那一周期内调制比。很显然，在忽略死区、开关延时以及开关管的损耗外，只有调制比为1时才能使交流侧电压Usd和直流侧电压的幅值相等。在PFC到达稳定电压前，母线电压慢慢上升，调制比需要慢慢减小，同时内部的PI环慢慢趋于稳定了，PFC软启动完成。
4结语
本文介绍方案在100kVA三相四线PFC整流器中进行实验，在缓启动的过程中，系统过渡很平稳，没有大的冲击电流产生。

参考文献
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