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《浙江大学》 2006年
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Boost-PFC电路拓扑和控制算法的研究

郎芸萍  
【摘要】:PFC技术是电力电子技术的重要组成部分,已经在越来越多的领域得到应用。采用PWM控制方式的整流器,能得到较好的单位功率因数,减少线电流畸变,实现能量的双向传输,是实现电力电子装置功率因数校正和谐波抑制的理想整流器。本论文对于Boost功率因数校正器的拓扑分类和PWM整流器的控制策略进行了比较详细的综述介绍和比较深入的研究。具体所作的几个方面的研究目的和工作内容如下: (1) 提出了一种关于单相Boost功率因数校正器数字控制的简化算法 随着数字控制技术的不断发展,其在功率因数校正技术领域的应用越来越广。相对模拟控制,数字控制的优点:没有模拟电路中参数温度漂移的问题,简化硬件电路,控制灵活且易实现先进控制等,使得所设计的电源产品不仅性能可靠,且易于大批量生产,从而降低了开发周期。因此,数字化控制电源已成为当今开关电源产品设计的潮流。 但是,数字控制同时也存在很多问题,其中最主要的就是数字化运算速度与开关频率之间制约的问题,使得现有控制算法很难完全实现以上优点。为了解决上述开关频率与DSP处理速度之间的矛盾,论文第二章提出了一种基于数字信号处理器(DSP)的改进的PFC数字控制方案,避免了常规平均控制算法在每个开关周期中复杂的输出t~空比运算,减少了每个开关周期DSP工作量,得到了相对平均电流控制更高的控制效率。 此改进算法基于预设正弦表和系统微分约束关系,使得大部分的运算和采样工作都可以在主循环(即多个开关周期)中完成,从而简化控制,提高开关频率。同时还避免了电网电压畸变对输入电流控制的影响。实验结果验证了此改进算法的有效性,控制策略简单但包含完整的电压外环控制和电流内环控制,通过TMS320LF2407A定点DSP(执行速度40MIPS)即可以实现对开关工作频率100kHz的单相PFC的数字控制,实现了高功率因数低谐波的功率因数校正电路。此控制策略大大减少了控制CPU的工作量。 (2) 基于DSP控制的无纹波双管H桥整流电路的研究 本实验拟设计3kW单相功率因数校正前置电路,对于单相PFC电路来说输入电流较大。由于双管H桥整流电路在任何工作模式电路中都只有两个半导体器件导通工作,可以减少导通损耗提高传输效率。同时由于电路所需器件较少,电路的体积也可以减少。所以主电路拓扑选择导通损耗较小的双管H桥整流电路。现在通过额外添加了一个电容和一个电感,在Boost电路上也实现双电感无纹波技术,使得Boost电路也能实现输入电流无纹波。 本论文第三章对单相功率因数校正前置电路拓扑进行了研究和改进,提出了无纹波双管H桥整流电路。此电路去掉了EMC滤波器与PFC级间的整流桥,减少了电路的导通损耗,同时将耦合双电感技术应用于双管H桥整流电路,通过添加耦合电感和滤波电容在双管H桥整流电路上实现输入电流无纹波技术。实验结果验证了此电路的可行性和有效性,实现了3kW等级的
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2006
【分类号】:TM46

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