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一種輸入阻抗控制的三相三電平PFC控制方法

前言:在之前研究過基于ZIN控制實現的三相PFC控制,最近又有一些新的想法產生,會使得這個控制方法的性能更有優勢。

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先從原理開始,下圖是輸入阻抗控制的內環實現。它的思想是控制變換器的輸入阻抗成電阻特性來實現PFC的目的。內環使用PI控制輸出Doff變量,帶入公式中可得輸入阻抗控制僅和輸出電壓、PWM RAMP的調制增益、電壓環的輸出來控制。在系統上這個幾個變量都是變換速度很慢的變量,所以基本上可以認為系統的輸入阻抗穩定,并且可以得到控制。

可見功率:

控制:

引入功率RMS前饋:在該種控制方法中由于沒有引入輸入電壓所以在電網電壓變化和高低壓輸入功率平衡時,比較難搞。所以在電壓外環的引入電網電壓有效值平方做除法,就可以解決電壓環在高低壓控制統一的問題。

電網電壓前饋:還是因為沒有ABC電壓的引入后電網的電壓變化時僅依靠環路調節速度較慢,為了提升調節速度,引入電網電壓Doff前饋:Doff = (Fabs(Vgrid) - Vac_3st) / (Vbus/2).

環路輸出:

引入電流三次諧波優化中點電壓控制:

運行:

線~零線 電壓從150V提升到250V,負載不變測試,由于Doff前饋的存在,使電流快速響應電網電壓變化。

從250V電壓下降到110V,電流調節穩定快速。

非線性電壓快環,可以提升負載10~100%切換時的調節速度:

電網高次諧波工作,可以很好的跟隨輸入電壓波形:

電壓不平衡加高次諧波:

小結:使用Doff控制,引入電壓有效值前饋,瞬時占空比前饋后,電流諧波諧波控制中點,能有效地提升控制性能和穩定性,而且實現簡單,易與工程化。

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