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摘要：综述了Buck型三相PFC技术近年来的发展概况，特别是其中软开关技术的发展。

分析了具有代表意义的拓扑及其优缺点，并讨论了存在的问题和未来发展趋势。

关键词：功率因数校正；软开关；三相整流器；Buck型变换器

1引言

随着电力质量标准的日益严格，PFC技术已成为电力电子领域中的研究热点。由于单相

PFC技术已经实用化、产品化，于是许多学者将研究重点放在了三相PFC技术上（尽管不

可控整流功率因数校正的研究已经取得了一定进展，但还是很难满足质量标准，故本文只针

对全控型）。提到三相PFC技术，很容易想到惯用的Boost＋DC/DC拓扑，但是，如果要

求输出电压低于2.12V，或输出电压大范围可调时，则Buck型是一个比较好的选择。另外，

Buck型还具有开关应力小及短路保护功能、不存在浪涌电流问题等优点。所以，Buck型值

得深入研究。近年来，随着相关技术如软开关技术和各种控制策略的发展，Buck型PFC拓

扑也取得了长足发展。本文的目的就在于追踪这种发展。

通常，判断一个功率因数校正拓扑的优劣，有以下5个要求：1)高功率因数；2)输入电

流波形畸变小；3)快速的输出电压调节；4)变压器隔离；5)高效率和高功率密度。本文评价

各种新拓扑和新控制策略就以此为标准。

2拓扑的发展

2.1基本拓扑和工作模式

Buck型三相PFC变换器的基本拓扑如图1（a）所示(以后的拓扑都省略输入LC滤波网

络)。要实现电感L电流连续而线电压不短路，要求上下桥臂必须各有一开关管导通，而且

只能各有一个导通。所有PWM策略，基本上都是改进的六步法“”[1]，如图1（b）所示。六“

步法”就是把一个工频周期以相电压过零点分成六段,在每段中有2个线电压同极性。在每段

中，具有最高或最低电压的相一直导通，而调节其它两相的导通时间，以实现电流跟踪电压，

即功率因数校正。

（a）基本拓扑

(b)六步法

图1基本拓扑和六步法

2.2加直流侧开关实现软开关

尽管Buck型拓扑中开关管的电压应力相对Boost已经降低许多，但由于在三相条件下，

应力还是较高。为实现高频化，需要进一步降低开关应力，所以，许多文献开始了针对Bu

ck型PFC拓扑的软开关研究。图2的策略是在直流侧增加一个有源开关Qdc。Qdc在所有

桥臂开关关闭之前关闭；在所有桥臂开关开通之后开通。这样所有的桥臂开关的应力和开关

损耗都集中到Qdc上，从而实现桥臂开关的软开关。选择快速开关来充当Qdc可以减小开

关损耗，增加谐振网络可以进一步降低Qdc的应力。

图2加直流侧开关实现软开关

该拓扑将桥臂开关的应力集中到Qdc上，而且没有实现隔离。把这一思想进一步推广，

用移相全桥变换器代替直流开关，就得到如图3所示的拓扑[2]。由于移相全桥能降低本身

开关应力，所以该拓扑的所有开关应力都很小。但其开关数目多，控制复杂，功率密度不高，

而且存在移相全桥的固有问题——占空比丢失，将造成输入电流波形畸变和输出电压纹波。

图3Buck＋移相全桥实现软开关

2.3增加谐振网络实现软开关

文献[3]中提出的软开关策略如图4所示。其原理是，当主开关准备改变状态时，相应的

辅助开关开通，这样主电流转移到辅助网络，造成零电流开通、关断条件。

图4辅助网络实现软开关（1）

该拓扑尽管能实现主开关和辅助开关的零电流开关条件，但显然开关数目多，辅助元器

件多，电路复杂，控制困难，且没有隔离，很难走向实用化。

文献[4]提出的拓扑如图5所示。其优点是软开关的实现与负载无关，但依然存在上述缺

点。