三相三電平VIENNA PFC電路的控制方式

三相三電平VIENNA PFC電路需要做到三個(gè)方面的控制：

（1）給后級(jí)電路和負(fù)載提供穩(wěn)定輸出，需要控制總母線電壓；

（2） 讓前級(jí)電網(wǎng)等原設(shè)備看起來(lái)呈純阻性狀態(tài)，需要控制輸入電流完全跟蹤輸入電壓；

（3）讓正負(fù)母線電容和功率器件應(yīng)力一致，需要控制正、負(fù)母線電壓的偏差量。

三相三態(tài)開(kāi)關(guān)VIENNA也不例外，通常來(lái)說(shuō)有兩大類調(diào)制/控制方法：基于空間矢量調(diào)制（SVPWM）的控制以及基于乘法器的脈寬調(diào)制（PWM）控制，兩種控制基本思想都是以（1）到（3）為目標(biāo)做的，即控制電壓、電流以及偏壓。前者通過(guò)Clark變換、Park變換，將三相靜止坐標(biāo)系轉(zhuǎn)化為兩相旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系，用于等效直流控制，利用直流誤差跟蹤，THD好做，直流電壓利用率高，雙向變換三相模塊，四象限運(yùn)行。但是對(duì)于廣泛采用的定點(diǎn)DSP來(lái)說(shuō)，在其實(shí)時(shí)性有要求的前提下，3/2變換、2/3變化一定程度上帶來(lái)的運(yùn)算量較多。后者是在開(kāi)關(guān)周期平均模型基礎(chǔ)上，認(rèn)為VIENNA電路各相電感電流控制方程和單相Boost PFC的是一致，因此控制方式上也可以將其看作三個(gè)單獨(dú)的Boost型PFC電路進(jìn)行控制，即采用單相Boost PFC最典型的乘法器控制。

該方法是將三相等效為三個(gè)獨(dú)立的單相進(jìn)行控制，如圖4(a)，其主要過(guò)程為：每相電壓經(jīng)過(guò)采樣和濾波后，分為兩路，一路經(jīng)過(guò)處理得到線電壓的有效值平方C；另一路經(jīng)過(guò)一個(gè)增益匹配系數(shù)得到含有輸入相電壓波形和相位信息的A；PFC母線電壓經(jīng)過(guò)采樣和濾波后，與設(shè)定值比較之后，然后通過(guò)一個(gè)電壓環(huán)PI調(diào)節(jié)器Gcv(S)，輸出電壓環(huán)的調(diào)節(jié)信號(hào)B；A、B、C通過(guò)一個(gè)乘法器單元相乘計(jì)算，將電壓環(huán)調(diào)節(jié)器的輸出Vc與輸入電壓的全波整流波形相乘，再除以線電壓的有效值平方，得到輸入相電流的參考值。

正是該乘法器保證了輸入電流與輸入電壓同相且波形相同，使電源輸入端的功率因數(shù)為1，它是實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的關(guān)鍵。其中，PFC參考電流合成器還包含了一個(gè)輸入電壓全波整流值的平方電路和除法器，主要是為了提高控制系統(tǒng)對(duì)輸入電壓變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度，它對(duì)于寬輸入電壓范圍和輸入電壓波動(dòng)較大的應(yīng)用場(chǎng)合更為必要；輸入相電流（即流過(guò)Boost電感的電流）經(jīng)過(guò)采樣和濾波后，與乘法器算得的電流參考值比較之后，然后通過(guò)一個(gè)電流環(huán)PI調(diào)節(jié)器Gci(S)及PWM、主功率環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電感電流的控制和輸出電壓的控制；整個(gè)過(guò)程中的A相相電壓、電感電流、電流環(huán)飽和輸出量如圖4(b)所示。

圖4-a 乘法器+直接脈寬調(diào)制控制框圖

圖4-b A相電流環(huán)飽和輸出及發(fā)波