三相三電平VIENNA PFC電路的控制方式

三相三電平VIENNA PFC電路需要做到三個方面的控制：

（1）給后級電路和負載提供穩(wěn)定輸出，需要控制總母線電壓；

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

（3）讓正負母線電容和功率器件應力一致，需要控制正、負母線電壓的偏差量。

三相三態(tài)開關VIENNA也不例外，通常來說有兩大類調制/控制方法：基于空間矢量調制（SVPWM）的控制以及基于乘法器的脈寬調制（PWM）控制，兩種控制基本思想都是以（1）到（3）為目標做的，即控制電壓、電流以及偏壓。前者通過Clark變換、Park變換，將三相靜止坐標系轉化為兩相旋轉坐標系，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，四象限運行。但是對于廣泛采用的定點DSP來說，在其實時性有要求的前提下，3/2變換、2/3變化一定程度上帶來的運算量較多。后者是在開關周期平均模型基礎上，認為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單獨的Boost型PFC電路進行控制，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獨立的單相進行控制，如圖4(a)，其主要過程為：每相電壓經(jīng)過采樣和濾波后，分為兩路，一路經(jīng)過處理得到線電壓的有效值平方C；另一路經(jīng)過一個增益匹配系數(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)過采樣和濾波后，與設定值比較之后，然后通過一個電壓環(huán)PI調節(jié)器Gcv(S)，輸出電壓環(huán)的調節(jié)信號B；A、B、C通過一個乘法器單元相乘計算，將電壓環(huán)調節(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，它是實現(xiàn)功率因數(shù)校正功能的關鍵。其中，PFC參考電流合成器還包含了一個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)對輸入電壓變化的動態(tài)響應速度，它對于寬輸入電壓范圍和輸入電壓波動較大的應用場合更為必要；輸入相電流（即流過Boost電感的電流）經(jīng)過采樣和濾波后，與乘法器算得的電流參考值比較之后，然后通過一個電流環(huán)PI調節(jié)器Gci(S)及PWM、主功率環(huán)節(jié)，實現(xiàn)對電感電流的控制和輸出電壓的控制；整個過程中的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+直接脈寬調制控制框圖

圖4-b A相電流環(huán)飽和輸出及發(fā)波