在此分析中，電網(wǎng)電流是在開關(guān)節(jié)點(diǎn)（B 點(diǎn)）中進(jìn)行控制的，受控電流的典型曲線如圖 2-4 所示。圖 2-4 表明，三個(gè)電流和三個(gè)電壓同相，從而實(shí)現(xiàn)從直流到交流電網(wǎng)的有功功率轉(zhuǎn)換（向電網(wǎng)輸送 11kW）。圖 2-5 中的放大部分顯示，開關(guān)節(jié)點(diǎn)中的電流由 50Hz 的基波分量以及由二級轉(zhuǎn)換器開關(guān)引起的重要電流紋波振幅組成。

圖 2-4 標(biāo)稱負(fù)載為 11kW 時(shí)交流/直流轉(zhuǎn)換器的電網(wǎng)電壓和電流

圖 2-5 是圖 2-4 的放大圖，顯示了整流器電流以及具有 50Hz 基波諧波的平均電流。

圖 2-5 t = 0s 時(shí)的放大部分（跨度 100μs）

交流和直流之間的電源轉(zhuǎn)換通過電網(wǎng)頻率控制的電流來實(shí)現(xiàn)。因此，需要測量電流（例如 I_L1_B_AVG）的基波諧波，并確保其振幅正確且沒有重要相位延遲，然后傳輸給 MCU。50Hz 或 60Hz 分量可以通過采樣技術(shù)（例如同步采樣、平均控制等）獲得。通過采用這些技術(shù)，數(shù)字控制環(huán)路中不會(huì)引入重要的相位延遲，從而使環(huán)路響應(yīng)更快¹²。然而，電流傳感器具有帶寬限制，因此并非理想的選擇。電流傳感器可能導(dǎo)致 MCU 端子上出現(xiàn)重要的相位延遲和振幅誤差。此誤差可能會(huì)影響到交換的有功功率和無功功率，并可以使用方程式 8 表示。

其中

• φ 是測量電流與實(shí)際電流之間的相位延遲
• f_e 是測量信號的電氣頻率，對于該應(yīng)用，該頻率等于 50Hz 或 60Hz
• τ 是測量鏈呈現(xiàn)低通濾波器行為的常量時(shí)間

通過使用方程式 8，當(dāng)截止頻率高于電網(wǎng)電氣頻率 100 倍（當(dāng)電網(wǎng)頻率為 60Hz 時(shí)為 6kHz）時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)小于 0.6° 的相位角延遲。這種相移會(huì)導(dǎo)致 50Hz 或 60Hz 的有功和無功受控功率出現(xiàn)可忽略的誤差。用于進(jìn)行電源轉(zhuǎn)換的組件具有 6kHz 帶寬，這對于控制電網(wǎng)電流來說已經(jīng)綽綽有余。

通常，50Hz 或 60Hz 并不是唯一要控制的頻率成分，電網(wǎng)電流中還存在由功率級中死區(qū)時(shí)間引入的更高頻率分量，從而導(dǎo)致 THD 顯著增加。必須通過測量來捕獲高頻分量，以便 MCU 可以對這些分量進(jìn)行校正，從而使用軟件消除。增加死區(qū)時(shí)間會(huì)導(dǎo)致更高的失真，特別是在電流過零（即 11ms）處，如圖 2-6 所示。該圖顯示了 A 點(diǎn)處的電流波形，該波形對應(yīng)于工作功率為 11kW 的交流/直流轉(zhuǎn)換器在控制器的死區(qū)時(shí)間發(fā)生變化時(shí)所消耗的電流情況。上面的圖展示了具有 250ns 死區(qū)時(shí)間的電流波形，下面的圖展示了具有 1.5μs 死區(qū)時(shí)間的電流波形。

圖 2-6 當(dāng)死區(qū)時(shí)間為 250ns 和 1.5μs 時(shí)從 PCC 消耗的電流（50Hz 工作頻率）

過長的死區(qū)時(shí)間可能會(huì)導(dǎo)致顯著的 THD 而超過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定的限制。為了符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，要么需要使用大型輸出濾波器，要么必須提供足夠的軟件控制。為了補(bǔ)償這種干擾，人們開發(fā)了多種控制技術(shù)；然而，所有這些選項(xiàng)都需要足夠的電流傳感器帶寬。為了確定最低帶寬要求，這里對電流波形進(jìn)行了快速傅里葉變換 (FFT) 來分析干擾的頻率成分。

圖 2-7 所示為電網(wǎng)需要全功率時(shí) PCC 中電流的 FFT 結(jié)果。

圖 2-7 圖 2-6 中所示電流的 FFT 以及放大部分 (50Hz)

圖 2-7 中需要補(bǔ)償?shù)淖钪匾l率是第 5、13 和 17 次諧波，分別對應(yīng)著電網(wǎng)工作頻率為 50Hz 時(shí)的 250Hz、650Hz 和 850Hz。相應(yīng)地，當(dāng)電網(wǎng)工作頻率為 60Hz 時(shí)，這些頻率分別為 300Hz、780Hz 和 1020Hz。通過將新頻率代入方程式 8 可以得到，需要提供 102kHz 的電流檢測級最小帶寬，以確保對諧波進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償。

總之，從穩(wěn)態(tài)分析來看，在 60Hz 電網(wǎng)中，當(dāng) PFC 級存在重要的死區(qū)時(shí)間時(shí)，需要 102kHz 的最小帶寬來改善電流的總諧波失真。當(dāng)電網(wǎng)工作頻率為 50Hz 時(shí)，最小帶寬可以縮小至 95kHz。無論是在 A 點(diǎn)還是 B 點(diǎn)，都需要電流傳感器帶寬，具體取決于電流受控位置，因?yàn)樗绤^(qū)時(shí)間產(chǎn)生的諧波含量在這兩個(gè)測量點(diǎn)中是相同的。這是因?yàn)?EMI 濾波器（見圖 2-1）針對更高的頻率成分進(jìn)行了優(yōu)化；因此，在低頻下無法實(shí)現(xiàn)重要的緩解作用。