Matlab/Simulink三相功率因数校正电路设计研究仿真(3)
早期APFC的高频开关使用的是晶闸管，它的开关速度较慢，普通晶闸管的开通时间约为1-4.5微秒，而关断时间为几百微秒。到了80年代，可控半导体元件大量使用克服了这一问题，PFC技术得到了很大的发展。1986年美国推出了“功率因数等于1”的比较完整的有源功率因数校正电路的专利【4】。当时的工作集中在基于Boost变换器的连续导电模式下的工作。采用的控制方式为基于乘法器控制技术，可以获得较大的功率和转换容量，但是控制复杂不适合200W以下的场合。80年代末提出了在不连续导电状态下工作，其能够实现电流自动跟随电压。此方法控制变量仅为输出电压，工作简单，适用于小功率场合。到了20世纪90年代，技术人员提出了如软开关、新拓扑结构、新的控制方法等。如今，单相功率因数校正技术已日趋完善并仍在发展。
三相大功率因数校正是在单相的基础上发展起来的，它的目标是使得每一项的输入电流跟随输入电压，目前正在被广泛研究。加拿大人Prasad 在1989年提出的三相单开关有源功率因数校正电路被认为是三相PFC电路研究的重要一页。与单相电源相比，三相电源的负载吸收的复功率是各相功率之和【5】，即输入功率更高，可以达到几十千瓦以上，产生的谐波更多对电网的影响也越大。另一个与单相不同的问题是，三相PFC电路存在三相耦合的问题。因为在三相不可控整流电路中，三相电压在AC/DC整流桥中相互耦合，即输入电流是三相电压的函数，所以无法对每一路电流都独立控制使其跟随一相电压【6】。针对各种问题，目前三相PFC技术研究的内容主要集中在：
1.仿真分析，根据三相功率因数校正的需求特点，建立简化模型进行系统仿真，通过系统美国原理分析和参数对比找出各个量的影响。
2.建模分析，对变换器系统建立模型，应用控制理论设计控制器，了解其动态和静态特性。
3.控制方法的研究，研究新的抗干扰能力强的控制方式，引入如预测控制、空间矢量控制、滑模变结构控制、模糊控制等。
4.新型拓扑结构的研究，以提高转换效率和简化电路。
5.DC/DC变换器中的新技术与PFC相结合的研究，加入如新型开关电源和控制芯片以及软开关等技术提高使用效率。
6.数字控制技术的研究，利用数字的方法可以实现模拟电路难以实现的如模糊控制等复杂的控制方法，可以克服环境变换等问题。
目前，三相APFC的基本拓扑有（以Boost为例）【7】：三相单开关PFC电路；三相双开关两电平电路、三相双开关三电平电路；三个单相单开关组成三相电路；三相三开关两电平电路、三相三开关三电平电路；三相四开关PFC电路；三相吹冰开关PFC电路等等。
而三相APFC的控制方法主要有：电流连续控制、电流断续控制和电流临界连续控制。现在比较常用的新型控制方法有空间矢量脉宽调制、单周期控制、无差拍控制、滑模变结构控制等。
随着三相大功率设备的广泛使用，三相功率因数校正技术的研究的意义越来越重要。
1.3 本文研究的主要内容
本文以三相功率因数校正技术为研究对象，对于其基本的结构、原理和控制方法进行分析。主要内容有：
1.在第二章中首先说明功率因数的定义以及它与谐波大小的关系，然后以基于Boost变换器的功率因数校正电路为例，分析了功率因数校正电路的工作原理。
2.在第三章中首先说明了三相功率因数校正技术的特点，然后以三相Boost单开关功率因数校正电路为例，详细分析了该类电路的工作原理。最后总结了功率因数校正技术的控制策略，选择使用断续电流模式控制三相单开关功率因数校正电路，连续电流模式控制单相单开关功率因数校正电路，最后对两电路进行了仿真。