三相三电平VIENNA PFC电路的控制方式

三相三电平VIENNA PFC电路需要做到三个方面的控制：

（1）给后级电路和负载提供稳定输出，需要控制总母线电压；

（2） 让前级电网等原设备看起来呈纯阻性状态，需要控制输入电流完全跟踪输入电压；

（3）让正负母线电容和功率器件应力一致，需要控制正、负母线电压的偏差量。

三相三态开关VIENNA也不例外，通常来说有两大类调制/控制方法：基于空间矢量调制（SVPWM）的控制以及基于乘法器的脉宽调制（PWM）控制，两种控制基本思想都是以（1）到（3）为目标做的，即控制电压、电流以及偏压。前者通过Clark变换、Park变换，将三相静止坐标系转化为两相旋转坐标系，用于等效直流控制，利用直流误差跟踪，THD好做，直流电压利用率高，双向变换三相模块，四象限运行。但是对于广泛采用的定点DSP来说，在其实时性有要求的前提下，3/2变换、2/3变化一定程度上带来的运算量较多。后者是在开关周期平均模型基础上，认为VIENNA电路各相电感电流控制方程和单相Boost PFC的是一致，因此控制方式上也可以将其看作三个单独的Boost型PFC电路进行控制，即采用单相Boost PFC最典型的乘法器控制。

该方法是将三相等效为三个独立的单相进行控制，如图4(a)，其主要过程为：每相电压经过采样和滤波后，分为两路，一路经过处理得到线电压的有效值平方C；另一路经过一个增益匹配系数得到含有输入相电压波形和相位信息的A；PFC母线电压经过采样和滤波后，与设定值比较之后，然后通过一个电压环PI调节器Gcv(S)，输出电压环的调节信号B；A、B、C通过一个乘法器单元相乘计算，将电压环调节器的输出Vc与输入电压的全波整流波形相乘，再除以线电压的有效值平方，得到输入相电流的参考值。

正是该乘法器保证了输入电流与输入电压同相且波形相同，使电源输入端的功率因数为1，它是实现功率因数校正功能的关键。其中，PFC参考电流合成器还包含了一个输入电压全波整流值的平方电路和除法器，主要是为了提高控制系统对输入电压变化的动态响应速度，它对于宽输入电压范围和输入电压波动较大的应用场合更为必要；输入相电流（即流过Boost电感的电流）经过采样和滤波后，与乘法器算得的电流参考值比较之后，然后通过一个电流环PI调节器Gci(S)及PWM、主功率环节，实现对电感电流的控制和输出电压的控制；整个过程中的A相相电压、电感电流、电流环饱和输出量如图4(b)所示。

图4-a 乘法器+直接脉宽调制控制框图

图4-b A相电流环饱和输出及发波