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      大功率三相三線有源PFC解決方案

        傳統整流電路會造成電流波形畸變,從而導致功率因數大大降低,并產生高次諧波分量,污染電網。低功率因數即代表低的電力效能,越低的功率因數值代表越高比例的電力在配送網絡中耗損,若較低的功率因數沒有被校正提升,電力公司除了有效功率外,還要提供與工作非相關的虛功,這導致需要更大的發電機、轉換機、輸送工具、纜線及額外的配送系統等事實上可被省略的設施,以彌補損耗的不足 。而且在三相的電流系統中,其中性線電流不會為零,可能會有中性線負載過大的問題。

        例如一負載的功率因數為0.7,其視在功率為有功功率的1.4倍,其輸入電流也會是1.4倍,因輸電損失和電流平方成正比,輸電損失大約會是2倍。而且系統中的所有元件,如發電機、導線、變壓器等都需要因為額外的功率及電流也加大尺寸及額定,成本也隨之提高。

        有源相控陣雷達是一種典型的大功率負載,功率可以從幾十千瓦到幾兆瓦不等。隨著有源相控陣雷達技術的成熟,相關產品也越來越多,對于高效供電系統的需求也越來越多。在我國,大功率系統通常采用三相三線380VAC供電系統,飛機則主要采用三相三線115V供電。由于系統功率需求越來越大、越來越多,對于三相三線PFC的要求也在逐步普及和提高。

        常規三相三線有源PFC多采用無源PFC電路。隨著三相三線有源PFC技術的成熟,以及有源PFC相對無源PFC的優勢,有源PFC系統正在逐步取代無源PFC系統作為三相三線大功率系統的供電解決方案。相對于無源PFC,有源PFC的優勢可以用以下幾點概況:

        1、有源PFC 功率因數高,THD小,對電網電能質量沖擊小,電網利用率高,可以最大程度的利用發電端的有用功率,可以帶更多負荷運行,尤其在微網系統作用顯著直觀;

        2、有源PFC輸入輸出電氣隔離,安全性高,無源PFC輸入輸出無隔離;

        3、有源PFC輸出波動范圍小,可實現穩壓300VDC±1%;

        4、在380V系統,無源PFC輸出基本是460V-620V居多,即以540V為中心,如果通過多脈沖調節功率開關管的導通相位實現300V的降壓,除輸出電壓波動范圍大,同時勢必引起輸入的諧波因子差,無功分量高,同時導致相關的濾波措施增加,體積及重量成倍增長;

        5、如無需電氣隔離,有源PFC單級的輸出穩壓范圍可縮小在600-620V,重量也僅有5Kg,性能明顯優于無源PFC;

        6、可實現多模塊并聯,自主均流度高,單級無源PFC并聯均流度差,從而系統的可靠性降低一個等級;

        7、有源PFC單位功率密度高出無源PFC一倍乃至幾倍。

        目前三相三線有源PFC解決方案有三相單開關、三相雙開關、三相三開關、三相六開關、三相三開關三電平等。其中最著名的就是三相三開關三電平解決方案(見圖一),也被稱作維也納電路。

        圖1 三相三開關三電平電路

        我公司三相PFC電源即采用了三相三線三電平PFC解決方案,電源原理框圖見圖2。電源采用了全軟開關技術和DSP全數字控制技術,大大減小了因高頻開關狀態帶來的高頻諧波分量,使得產品電磁兼容特性非常好。高效DC/DC轉換技術(效率最高可達97%)直接為用戶提供電壓可調/可控的高壓直流母線,同時提供輸入輸出之間的電器隔離。輸出特性穩壓、恒流可選。電源同時支持CAN通信,多模塊并聯均流,風冷、水冷散熱解決方案。保護功能完善:輸入頻率保護、缺相保護、過欠壓保護;輸出過壓、過流、短路保護;過溫保護等。

       


      電源產品主要規格如下:
      三相三線(四線)輸入:323VAC~418VAC/50Hz;
                             110VAC~130VAC/400Hz。
      輸出范圍:200VDC~280VDC
                                350VDC~420VDC
                                270VDC~330VDC
                                480VDC~520VDC

      額定輸  
      出電壓

      最大輸  
      出電流

      紋波 

      穩壓
      精度 

      電流
      精度 

      輸入
      調整率 

      負載 
      調整率

       輸出設
      定范圍

      典型 
      效率

      240Vdc

      45A

      0.5%

       ±1% 

      ±0.5A/ ±5% 

      ±1% 

      ±1% 

      200-280 

      95.0%

      300Vdc 

      35A

      0.5%

       ±1% 

      ±0.5A/ ±5% 

      ±1% 

      ±1% 

      270-330 

      95.0%

      380Vdc 

      28A

      0.5%

       ±1% 

      ±0.5A/ ±5% 

      ±1% 

      ±1% 

      350-420 

      95.50%

      500Vdc 

      22A

      0.5%

       ±1% 

      ±0.5A/ ±5% 

      ±1% 

      ±1% 

      480-520 

      95.50%


       

       

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