[发明专利]降低三相史维斯电路边界处电流畸变的控制系统及方法

说明书

本发明是一种降低三相Swiss电路边界处电流畸变的控制系统及其控制方法，该控制系统包括信号采样及处理电路、数字处理及控制电路及驱动单元。所述信号采样及处理电路包括电压采样及处理电路、电流采样及处理电路；所述数字处理及控制电路包括以数字计算单元为核心的数字比较器1、数字比较器2、锁存单元、控制单元；所述驱动单元接收来自控制单元的控制信号，并驱动Qa、Qb、Qc三个低频双向功率管。本发明可以有效得出电流超前电压的相位值，根据计算值检测出进入边界区的时刻，并通过优化双向谐波注入开关管的导通状态，有效减小了边界区的电流畸变，进而提高了功率因数。

技术领域

本发明涉及一种控制策略，应用数字控制技术，用于减轻三相史维斯(Swiss)及其延伸拓扑中边界处电流畸变严重的问题，进而减小THD及提高功率因数

背景技术

随着电力电子技术的高速发展，供电设备的功率等级不断增大，对用电设备的功率因数要求越来越高。为了降低高次电流谐波对电网及用电设备的污染，减小无功功率，提高电网利用效率，各种包含PFC功能的拓扑应运而生。近年来，三相PFC拓扑及其控制策略不断发展完善，在大功率场合下的应用越来越广泛。

三相史维斯(Swiss)拓扑仅包含两个高频开关管，开关损耗小，控制简单，开关应力小，在低压大功率场合拥有广泛应用。其包含三对低频双向开关管，用于谐波注入。在低频管切换处，相电流有明显的畸变，THD升高，功率因数也相应降低。

数字控制技术越来来成熟，使用数字控制技术可以更为精准的预测和控制，通过数字计算，可以有效得出相电流发生畸变的时刻以及畸变的程度，从而可以进行更为有效的控制优化，减小电流谐波失真。

发明内容：

技术问题：本发明提出一种降低三相史维斯(Swiss)电路边界处电流畸变的控制系统及其控制方法，是一种针对三相史维斯(Swiss)拓扑控制方案的优化，主要解决边界处电流畸变的问题，以降低总谐波失真，提高功率因数；可以根据工况计算出电流与电压的相位差值，实时进行控制优化。

技术方案：本发明的一种降低三相史维斯电路边界处电流畸变的控制系统包括信号采样及处理电路、数字处理及控制电路及驱动单元；

所述信号采样及处理电路包括电压采样及处理电路、电流采样及处理电路；所述电压采样及处理电路包含三路结构相同、输入/输出不同的相电压采样及处理电路分别对应三相电压Va、Vb、Vc，每一相电压采样及处理电路均包含独立的串联电阻降压网络及独立的ADC芯片，三路相电压采样及处理电路的输入分别连接三相输入源Va、Vb、Vc，经过串联电阻降压网络后分别接入各自的ADC芯片，每一相电压对应的ADC芯片的输出值即为电压采样及处理电路的三个实际输出；所述电流采样及处理电路包含三路结构相同、输入/输出不同的相电流采样及处理电路分别对应三相电流Ia、Ib、Ic，每一相电流采样及处理电路均包含独立的采样电阻，独立的放大电路及独立的ADC芯片；采样电阻Ra、Rb、Rc分别串接在三相输入源Va、Vb、Vc与LC滤波器及整流桥之间，采样电阻Ra、Rb、Rc两端的压差信号分别经各自的放大电路后分别接入各自的ADC芯片，每一相电流对应的ADC芯片的输出值即为电流采样及处理电路的三个实际输出；