1  引言  
    随着人们对环保要求的不断提高，对电网质量提出了新的要求。目前开关电源中普遍采用的功率因素校正技术，使输入电流波形跟踪市电输入波形，以限制开关电源的电流谐波对电网的污染。在中大功率开关电源场合，三相四线制PFC有着广泛应用。一个高质量的电源系统不仅需要好的动态和静态指标，系统的平滑启动也是必不可少的。 
    电源系统动态指标和静态指标的调节在很多论文中都有讨论，这些可以通过配置补偿网络调节系统的闭环参数来完成。本文分析了三相四线PFC缓启动可能造成大电流冲击的一些原因，并给出控制这些冲击的方法。 
2  问题描述 
    系统所采用的三相四线PFC电路如图（1）所示。在这里选用SCR缓启动，虽然它对系统的效率有点影响，但从系统的稳定可靠方面来讲，在做大功率设计时常用SCR代替接触器加缓冲电阻启动。 


     
    在使用这种结构时，缓启动过程中会在两个方面出现大的电流冲击，分析如下。 
2.1　SCR的缓启控制方式 
    为了减小系统对电网的谐波污染，在高频大功率应用场合经常采用LCL滤波方式，这种滤波方式具有在小的滤波器参数条件下依然保持较好的滤波性能。本系统的容量为100kVA，滤波电容C通常选在100μF左右。在SCR缓启的过程中，如果用单相电对正负母线进行缓启则会在C上产生很大的冲击电流，这是因为SCR导通瞬间在交流电容上会产生很大的压差。故只能选择两个不同相半波同时进行缓启（如A相在市电正半波启动，B相在市电的负半波启动）。这里用A相的正半波进行缓启为例来说明SCR缓启动过程，其简化电路如图2所示。 
  
    SCR的相控缓启动是通过点脉冲完成的。在SCR相控导通后，触发脉冲撤去，市电通过L1给交流电容C充电，通过L1，L2和D向电解C1充电，当C上的电压高于市电电压时SCR截止，这时L2需要续流，从而使C上的电压为负。在SCR经过一周再次导通时，加在C上的电压差就非常大了，便会产生很大的冲击电流。 
2.2　PFC启动控制方式 
    在SCR缓启动完成稳定后，就需要开启PFC升压了。由于市电电压变化很大，故缓启动完成后母线电解电容上的直流电压也会随着市电而变化，即直流母线的电压不确定。在系统刚准备启动PFC时，PI环还没建立起来，积分环还得从初始值开始累加，且速度变化很慢，故需要增大比例环的分量，使系统能够快速的相应。在这种快速调节的作用下，当市电大范围变化时，有些时刻会产生很大的电流冲击。
3  解决方案 
3.1 SCR的缓启问题解决方案 
    造成滤波电容C冲击电流大的主要原因是，当SCR相控导通时，交流电容上的压降很大，流过交流电容的电流为： 
                                   （1） 
    其中Uc是SCR导通瞬间交流电容两端的电压，Rc是交流电容的容抗。由于电容上的电压是阶跃形式出现的，其谐波高频成分很大，电容等效阻抗很低。致使SCR导通瞬间流过交流电容的电流很大。 

    过大的ic是由Uc引起的，而造使Uc过大又是由于电感L2的续流使交流电容的电压减小引起的。故在SCR缓启过程中必须减小L2通过交流电容C的续流。解决办法是将原来的单点触发脉冲（图3（a））改为1/4市电周期的脉冲群（图3(b)），这样在SCR开通后，就不会关闭直到正半周过去，电感L2的续流都可以通过市电来供给，从而使交流电容C上的电压和电解电容上差不多，在下一周的SCR开通时在C上产生的压降就会比较小了，不会产生大的电流冲击。 
3.2 PFC缓启动问题解决方案： 
    在图1中，忽略电感L1和交流电容C，三相四线PFC电路可简化为图(4)所示。 
    
    其回路方程为：