傳統(tǒng)整流電路會(huì)造成電流波形畸變，從而導(dǎo)致功率因數(shù)大大降低，并產(chǎn)生高次諧波分量，污染電網(wǎng)。低功率因數(shù)即代表低的電力效能，越低的功率因數(shù)值代表越高比例的電力在配送網(wǎng)絡(luò)中耗損，若較低的功率因數(shù)沒(méi)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(guān)的虛功，這導(dǎo)致需要更大的發(fā)電機(jī)、轉(zhuǎn)換機(jī)、輸送工具、纜線(xiàn)及額外的配送系統(tǒng)等事實(shí)上可被省略的設(shè)施，以彌補(bǔ)損耗的不足 。而且在三相的電流系統(tǒng)中，其中性線(xiàn)電流不會(huì)為零，可能會(huì)有中性線(xiàn)負(fù)載過(guò)大的問(wèn)題。
例如一負(fù)載的功率因數(shù)為0.7，其視在功率為有功功率的1.4倍，其輸入電流也會(huì)是1.4倍，因輸電損失和電流平方成正比，輸電損失大約會(huì)是2倍。而且系統(tǒng)中的所有元件，如發(fā)電機(jī)、導(dǎo)線(xiàn)、變壓器等都需要因?yàn)轭~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?yán)走_(dá)是一種典型的大功率負(fù)載，功率可以從幾十千瓦到幾兆瓦不等。隨著有源相控陣?yán)走_(dá)技術(shù)的成熟，相關(guān)產(chǎn)品也越來(lái)越多，對(duì)于高效供電系統(tǒng)的需求也越來(lái)越多。在我國(guó)，大功率系統(tǒng)通常采用三相三線(xiàn)380VAC供電系統(tǒng)，飛機(jī)則主要采用三相三線(xiàn)115V供電。由于系統(tǒng)功率需求越來(lái)越大、越來(lái)越多，對(duì)于三相三線(xiàn)PFC的要求也在逐步普及和提高。
常規(guī)三相三線(xiàn)有源PFC多采用無(wú)源PFC電路。隨著三相三線(xiàn)有源PFC技術(shù)的成熟，以及有源PFC相對(duì)無(wú)源PFC的優(yōu)勢(shì)，有源PFC系統(tǒng)正在逐步取代無(wú)源PFC系統(tǒng)作為三相三線(xiàn)大功率系統(tǒng)的供電解決方案。相對(duì)于無(wú)源PFC，有源PFC的優(yōu)勢(shì)可以用以下幾點(diǎn)概況：
1、有源PFC 功率因數(shù)高，THD小，對(duì)電網(wǎng)電能質(zhì)量沖擊小，電網(wǎng)利用率高，可以最大程度的利用發(fā)電端的有用功率，可以帶更多負(fù)荷運(yùn)行，尤其在微網(wǎng)系統(tǒng)作用顯著直觀;
2、有源PFC輸入輸出電氣隔離，安全性高，無(wú)源PFC輸入輸出無(wú)隔離;
3、有源PFC輸出波動(dòng)范圍小，可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓300VDC±1%;
4、在380V系統(tǒng)，無(wú)源PFC輸出基本是460V-620V居多，即以540V為中心，如果通過(guò)多脈沖調(diào)節(jié)功率開(kāi)關(guān)管的導(dǎo)通相位實(shí)現(xiàn)300V的降壓，除輸出電壓波動(dòng)范圍大，同時(shí)勢(shì)必引起輸入的諧波因子差，無(wú)功分量高，同時(shí)導(dǎo)致相關(guān)的濾波措施增加，體積及重量成倍增長(zhǎng);
5、如無(wú)需電氣隔離，有源PFC單級(jí)的輸出穩(wěn)壓范圍可縮小在600-620V，重量也僅有5Kg，性能明顯優(yōu)于無(wú)源PFC;
6、可實(shí)現(xiàn)多模塊并聯(lián)，自主均流度高，單級(jí)無(wú)源PFC并聯(lián)均流度差，從而系統(tǒng)的可靠性降低一個(gè)等級(jí);
7、有源PFC單位功率密度高出無(wú)源PFC一倍乃至幾倍。
目前三相三線(xiàn)有源PFC解決方案有三相單開(kāi)關(guān)、三相雙開(kāi)關(guān)、三相三開(kāi)關(guān)、三相六開(kāi)關(guān)、三相三開(kāi)關(guān)三電平等。其中最著名的就是三相三開(kāi)關(guān)三電平解決方案(見(jiàn)圖一)，也被稱(chēng)作維也納電路。
圖1 三相三開(kāi)關(guān)三電平電路
我公司三相PFC電源即采用了三相三線(xiàn)三電平PFC解決方案，電源原理框圖見(jiàn)圖2。電源采用了全軟開(kāi)關(guān)技術(shù)和DSP全數(shù)字控制技術(shù)，大大減小了因高頻開(kāi)關(guān)狀態(tài)帶來(lái)的高頻諧波分量，使得產(chǎn)品電磁兼容特性非常好。高效DC/DC轉(zhuǎn)換技術(shù)(效率最高可達(dá)97%)直接為用戶(hù)提供電壓可調(diào)/可控的高壓直流母線(xiàn)，同時(shí)提供輸入輸出之間的電器隔離。輸出特性穩(wěn)壓、恒流可選。電源同時(shí)支持CAN通信，多模塊并聯(lián)均流，風(fēng)冷、水冷散熱解決方案。保護(hù)功能完善：輸入頻率保護(hù)、缺相保護(hù)、過(guò)欠壓保護(hù);輸出過(guò)壓、過(guò)流、短路保護(hù);過(guò)溫保護(hù)等。
電源產(chǎn)品主要規(guī)格如下：
三相三線(xiàn)（四線(xiàn)）輸入：323VAC～418VAC/50Hz；
110VAC～130VAC/400Hz。
輸出范圍：200VDC～280VDC
350VDC～420VDC
270VDC～330VDC
480VDC～520VDC
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額定輸
出電壓
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最大輸
出電流
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紋波
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穩(wěn)壓
精度
|
電流
精度
|
輸入
調(diào)整率
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負(fù)載
調(diào)整率
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輸出設(shè)
定范圍
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典型
效率
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240Vdc
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45A
|
0.5%
|
±1%
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±0.5A/ ±5%
|
±1%
|
±1%
|
200-280
|
95.0%
|
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300Vdc
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35A
|
0.5%
|
±1%
|
±0.5A/ ±5%
|
±1%
|
±1%
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270-330
|
95.0%
|
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380Vdc
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28A
|
0.5%
|
±1%
|
±0.5A/ ±5%
|
±1%
|
±1%
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350-420
|
95.50%
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500Vdc
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22A
|
0.5%
|
±1%
|
±0.5A/ ±5%
|
±1%
|
±1%
|
480-520
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95.50%
|
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