中电华星新推出大功率三相三线有源PFC解决方案

供稿:深圳市中电华星电子技术有限公司

    传统整流电路会造成电流波形畸变,从而导致功率因数大大降低,并产生高次谐波分量,污染电网。低功率因数即代表低的电力效能,越低的功率因数值代表越高比例的电力在配送网络中耗损,若较低的功率因数没有被校正提升,电力公司除了有效功率外,还要提供与工作非相关的虚功,这导致需要更大的发电机、转换机、输送工具、缆线及额外的配送系统等事实上可被省略的设施,以弥补损耗的不足 。而且在三相的电流系统中,其中性线电流不会为零,可能会有中性线负载过大的问题。

    例如一负载的功率因数为0.7,其视在功率为有功功率的1.4倍,其输入电流也会是1.4倍,因输电损失和电流平方成正比,输电损失大约会是2倍。而且系统中的所有元件,如发电机、导线、变压器等都需要因为额外的功率及电流也加大尺寸及额定,成本也随之提高。
    有源相控阵雷达是一种典型的大功率负载,功率可以从几十千瓦到几兆瓦不等。随着有源相控阵雷达技术的成熟,相关产品也越来越多,对于高效供电系统的需求也越来越多。在我国,大功率系统通常采用三相三线380VAC供电系统,飞机则主要采用三相三线115V供电。由于系统功率需求越来越大、越来越多,对于三相三线PFC的要求也在逐步普及和提高。
    常规三相三线有源PFC多采用无源PFC电路。随着三相三线有源PFC技术的成熟,以及有源PFC相对无源PFC的优势,有源PFC系统正在逐步取代无源PFC系统作为三相三线大功率系统的供电解决方案。相对于无源PFC,有源PFC的优势可以用以下几点概况:
1
、有源PFC 功率因数高,THD小,对电网电能质量冲击小,电网利用率高,可以最大程度的利用发电端的有用功率,可以带更多负荷运行,尤其在微网系统作用显著直观;
2
、有源PFC输入输出电气隔离,安全性高,无源PFC输入输出无隔离;
3
、有源PFC输出波动范围小,可实现稳压300VDC±1%
4
、在380V系统,无源PFC输出基本是460V-620V居多,即以540V为中心,如果通过多脉冲调节功率开关管的导通相位实现300V的降压,除输出电压波动范围大,同时势必引起输入的谐波因子差,无功分量高,同时导致相关的滤波措施增加,体积及重量成倍增长;
5
、如无需电气隔离,有源PFC单级的输出稳压范围可缩小在600-620V,重量也仅有5Kg,性能明显优于无源PFC
6
、可实现多模块并联,自主均流度高,单级无源PFC并联均流度差,从而系统的可靠性降低一个等级;
7
、有源PFC单位功率密度高出无源PFC一倍乃至几倍。
    
目前三相三线有源PFC解决方案有三相单开关、三相双开关、三相三开关、三相六开关、三相三开关三电平等。其中最著名的就是三相三开关三电平解决方案(见图一),也被称作维也纳电路。
 


三相三开关三电平电路

    我公司三相PFC电源即采用了三相三线三电平PFC解决方案,电源原理框图见图2。电源采用了全软开关技术和DSP全数字控制技术,大大减小了因高频开关状态带来的高频谐波分量,使得产品电磁兼容特性非常好。高效DC/DC转换技术(效率最高可达97%)直接为用户提供电压可调/可控的高压直流母线,同时提供输入输出之间的电器隔离。输出特性稳压、恒流可选。电源同时支持CAN通信,多模块并联均流,风冷、水冷散热解决方案。保护功能完善:输入频率保护、缺相保护、过欠压保护;输出过压、过流、短路保护;过温保护等。


三相有源PFC电源原理框图


电源产品主要规格如下:
三相三线(四线)输入:323VAC418VAC/50Hz
                       110VAC
130VAC/400Hz
输出范围:200VDC280VDC
                          350VDC
420VDC
                          270VDC
330VDC
                          480VDC
520VDC

额定输  
出电压

最大输  
出电流

纹波 

稳压
精度 

电流
精度 

输入
调整率 

负载 
调整率

 输出设
定范围

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%

 

 

发布时间:2014年7月25日 15:10 人气: 

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