三相不控整流电路中PFC设计方案.doc

三相不控整流电路中 PFC设计PFC技术目前已经被成功应用到了中小功率开关电源产品的设 计过程中，通过对功率因数校正的合理利用， 工程师可以有效提升其 工作效率在今天的文章中，我们将会通过一个实际案例，来为各位 新人工程师们进行实例解析，看在三相不控整流电路中应当如何有效 实现其PFC设计三相不控整流电路是一种在中小功率开关电源设计中， 比较常见的电路设计类型但是，这种电路系统也有其本身的缺点，那就是 即使负载等效为一个电阻，也不能获得满意的功率因数，需要人工进 行PFC设计出现这一问题的根本原因在于，三相不控整流电路中三 相电压通过不控整流桥互相耦合， 输入电流是三个相电压的函数，不 可能同时兼顾三相输入电流，使任何一相输入电流都不能独立控制为 正弦波形，必须对三相输入电压进行解耦下图中，图 1所展示的是 就一种大电容滤波的三相不控整流电路结构1 1 JL▲订）1 XVD2 Xv'D3图1大电容滤波的三相不控整流电路结合图1所给出的这种电路结构，下面我们就来对该种大电容 滤波的三相不控整流电路进行仿真分析 在仿真模拟过程中，我们所设置的各项参数如下：输入相电压有效值 Ui=220V/50Hz,输出滤波电容C=1800^ F,负载R=50Q。

任意一相的输入相电压相电流波形如 图2所示，图3为输入电流的谐波分析图，仿真测量的功率因数值为 0.566通过仿真结果可以看出，这种电路具有功率因数低，输入电 流的总谐波畸变程度大，输入谐波电流含量严重超标的缺点00500*6000T— H J—g黒#栗(>艮〉0 0 005 0.01 0 015 0.02 0.025 O.t 2 壬 CCM时间(s)U'111「二uww* di angoii. coni图2大电容滤波的三相不控整流电路输入电压电流波形2〉器S逐图3大电容滤波的三相不控整流电路输入电流谐波分析在了解了这种大电容滤波的三相不控整流电路的缺点之后， 针对其本身所存在的缺陷，我们所采用的PFC改良方法，是选择桥前采 用LC滤波器桥后采用电抗器对这一电路系统进行重新设计，以此来 达成PFC功率因数校正)的目的桥前采用LC滤波器桥后采用电抗 器的三相无源PFC电路如图4所示，其特点是分别在原有三相全桥整 流电路的交流输入侧加无源滤波器电感和电容， 其三相交流输入端每 相分别串联滤波电感L,输入滤波电容C采用三角形接法同时在原 有三相不控整流电路的整流桥后负载之前串联一个电抗器E011. COfll图4桥前采用LC滤波器桥后采用电抗器的三相无源 PFC电路在了解了图4所介绍的这种桥前采用LC滤波器桥后采用电抗 器的三相无源PFC电路设计情况后，下面我们就来针对这一三相无源 PFC电路进行Matlab软件仿真研究。

主要仿真参数的设置情况如下： 三相交流输入电压为Ui=220V/50Hz输入滤波电容参数 6= C2=C3=20 F,输入滤波电感参数 L仁L2=L3=10mH三相整流桥输 出滤波电容 C=1800^ F,电感L=15mH负载电阻R=50Q3 o o o o o o OQ 3 2 1 12 3■ ■ ■-113aO时间(s)wttrw- d i angon. corn图5(a)桥前采用LC滤波器桥后采用电抗器的三相无源 PFC电路输入电压电流波形155°0206 8 10 12 U 16谐波次数（HD纟趣悭愛理图5(b)桥前采用LC滤波器桥后采用电抗器的三相无源 PFC电 路输入电流谐波分析经仿真后，这一进行了 PFC设计的电路的输入相电压 Ui和相 电流ii的仿真波形和输入电流的谐波分析图，分别如图 5(a)、(b) 所示通过测量后，求得功率因数值为 0.804总的谐波失真率THD=15.3%通过对图5所给出的仿真结果与图3的对比后发现，在 这种三相不控整流电路的交流输入端加 LC无源滤波器，能够有效降 低输入相电流的THD直，提高了电路的功率因数整流桥后串联电抗 器与未串联电抗器相比，电流波形改善非常明显。