唐威[1]2008年在《APFC数字控制技术的研究》文中研究说明有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,简称APFC)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。上世纪九十年代以来,有源功率因数校正越来越多的引起人们的关注。然而传统的模拟控制功率因数校正技术具有许多不可克服的缺点,随着数字控制技术的不断发展,APFC的数字控制成为研究的热点。本论文主要总结了有源功率因数校正技术的发展及主要特点,从主电路的拓扑结构和控制方式分析了各类有源功率因数校正的方法和基本原理,阐明了数字控制APFC技术研究的必要性和重要性。分析和研究了数字控制Boost PFC电路的工作原理和关键技术,设计了一款基于Si8250的平均电流控制型的数字APFC变换器,该变换器应用了电压、电流双闭环控制和PID控制算法。该APFC控制算法通过程序实现。系统软件由主程序和一个中断服务子程序构成,包含初始化模块、软启动模块、电压电流采样模块等,这些功能模块通过程序主体的控制连接,实现了一个完整的系统,使程序简洁、易读。可以在完全不改动硬件电路的情况下,对系统进行升级,满足不断变化的用户的需要,大大减少了产品更新换代的成本。同时数字控制还带来电路简单、抗干扰强、可靠性高、调试方便等优点。最后通过仿真实验分析,证明了理论的正确性,并指出了该课题今后的研究方向。
刘雪山[2]2016年在《高功率因数多路恒流输出开关变换器研究》文中研究表明随着消费电子、发光二极管(Light Emitting Diode, LED)照明等领域的发展,如LED背光、通用照明、LED路灯照明与调光调色照明等,具有多路恒流输出的开关变换器近年来得到了广泛应用。为了减小电力电子装置对电网的谐波污染,IEC 61000-3-2 C类法规对AC-DC变换器注入电网的各次谐波电流提出了限制要求,因此,研究具有功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)的高性能、低成本多路恒流输出开关变换器具有重要的意义。为了解决多路输出开关变换器各支路输出精度及功率因数校正问题,传统方法是在前级PFC变换器后面级联多个DC-DC变换器,即前级PFC变换器提供直流母线电压,后级DC-DC变换器分别实现各个输出支路的恒流控制。针对传统两级结构多路恒流输出功率因数校正变换器成本高,体积大的问题,本论文提出了单电感双恒流输出Buck功率因数校正变换器及其控制策略,分析了电感电流工作在断续模式与临界连续模式时的工作特性。并提出了电感电流工作在临界连续模式时输入电流在过零点附近时电感的复用方法,解决了临界连续模式单电感双恒流输出Buck功率因数校正变换器在输入电流过零点附近难于分时复用的问题。该变换器通过对电感的分时复用控制,同时实现了单级功率因数校正与两个输出支路的独立控制。相对于传统两级结构的多路输出变换器,减少了电感与控制器的数量,降低了变换器的体积与成本,提高了变换器的效率。针对单电感多输出变换器难于输出采样与控制问题,本论文提出了开关管共源级连接结构单电感双恒流输出Buck-Boost功率因数校正变换器及其控制策略,并研究了各自的特性。该拓扑中的有源开关采用“低端”驱动的方式,同时采样分时复用开关管的开关电流作为输出电流信息,简化了单电感多输出开关变换器的采样与控制,并且功率实现了单级转换。研究结果表明,单电感双恒流输出Buck-Boost功率因数校正变换器具有高效率和高功率因数的特性。且断续模式单电感双恒流输出Buck-Boost功率因数校正变换器的功率因数为单位功率因数,而临界连续模式单电感双恒流输出Buck-Boost功率因数校正变换器的功率因数与各输出支路的电压和输出功率有关,但均容易满足IEC 61000-3-2 C法规的要求。为了进一步降低多路恒流输出开关变换器的体积与成本,本文提出并研究了基于母线电流的分时复用控制方法。其中母线电流由高效高功率因数PFC变换器独立提供,每个支路LED均连接在电流母线上并由分时复用控制开关管控制流过各支路的电流。同时提出了各支路开关管采用互补方式与同步方式分时复用母线电流的恒流方法。该控制方法适用于多路LED照明应用,其中互补方式适用于调色的LED驱动器应用场合；同步方式提高了LED的利用率,适用于各支路LED均流的应用场合。采用此种控制技术,母线电压可以自适应地控制到一定的值来满足各支路LED的电流需求,提高了变换器的效率并简化了控制,此外,该控制方式仅需要一个滤波电容,减小了LED驱动器的体积并降低了成本。在一些大功率LED照明应用场合,需要多串LED并联,且需要对每串LED进行均流控制,但并不需要对各串LED进行独立调光。单电感多输出开关变换器及母线电流分时复用控制方式虽然可以实现各输出支路的均流控制,但需要多个开关,控制相对复杂。为此,本论文提出并研究了一种谐振式单级结构多路恒流输出功率因数校正变换器,并分析了电感电流工作在断续模式与临界连续模式时的工作特性。研究结果表明：该变换器的电感电流工作在临界连续模式时功率因数为单位功率因数,不受谐振电流的影响,且可通过副边谐振电容实现了多路无源均流,因此,只需控制其中一条输出支路恒流输出即可实现多条输出支路的恒流。该变换器利用一个磁性元件与一个有源开关同时实现了单级结构功率因数校正与多路恒流输出,相对于传统两级变换的多路输出PFC变换器,减少了控制器与电感的数量,降低了变换器的体积与成本,并提高了变换器的效率。为了验证理论分析的正确性,本文搭建了相应的仿真和实验样机平台,给出了相应的仿真和实验结果。仿真及实验结果对本文的理论分析做了详细的验证。
张文军[3]2008年在《叁相功率因数校正及其控制技术研究》文中指出传统的整流器采用的是二极管整流或者SCR相控整流,其网侧的功率因数低,电网谐波含量大,所以要进行功率因数校正。单相功率因数校正技术比较成熟。随着电力电子技术的发展,电力电子装置的功率越来越大,使得叁相功率因数校正技术的研究有了较快速的发展,但是适合大功率应用场合的高效率、低成本的方案仍在研究之中,尚未取得根本性的突破,实用的叁相功率因数校正技术仍然是热门的研究课题。本文研究了一种电流型叁相功率因数校正电路,是在SCR相控整流器的基础上,增加了Buck斩波控制,通过PWM脉宽调制策略,使该整流电路具有高功率因数和低谐波含量的性能。论文分析了该电路拓扑的工作原理,建立了基于开关函数的电路数学模型,分析了该电路PWM调制原理与IGBT触发脉冲的实现过程。研究了主电路参数的设计方法,设计了31.25KW电流型PWM整流器的元件参数,设计了校正电路的控制系统参数,构建了该电路系统的仿真模型。仿真结果表明,该电路可使叁相电流波形趋于正弦波,功率因数校正近似为1。最后,设计了基于DSP的电源控制系统和保护电路。研究表明:该电路可实现叁相功率因数校正,且具有结构简单、控制方便、成本低的优点,适合于大功率应用场合。
张利娟[4]2008年在《基于UC3854的两级有源功率因数校正电路的研究》文中研究说明近几十年来,由于大功率电力电子装置的广泛应用,使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重,功率因数低,电能利用率低。为了抑制电网的谐波,提高功率因数,人们通常采用无功补偿、有源、无源滤波器等对电网环境进行改善。近年来,功率因数校正技术作为抑制谐波电流,提高功率因数的行之有效的方法,备受人们的关注。本文在参阅国内外大量文献的基础上,综述了近年来国内外功率因数校正的发展状况,简要分析了无源功率因数与有源功率因数的优、缺点,并详细分析了有源功率因数校正的基本原理和控制方法。在通过对主电路拓扑与控制方法的优、缺点比较后,选择BOOST变换器作为主电路拓扑,采用基于平均电流控制的UC3854控制器,设计了容量为300W的两级有源功率因数校正电路的前一级电路,计算了主电路与控制电路的元件参数。根据此参数,基于MATLAB环境下对功率因数校正前、后的电路进行了仿真,通过仿真波形的分析。最后搭建实验电路进行实验,采集实验波形,对实验结果进行分析,进一步验证了本设计参数的正确性与准确性。本文功率因数校正电路的设计,使电路的功率因数得到了明显的改善,达到了设计要求,同时电路的总谐波畸变因数控制在了一定的范围,减少了对电网的污染。并且电路的输出电压稳定,为后一级的电路设计奠定了基础。
王跃林[5]2008年在《基于DSP的全数字通信高频开关电源的研究与设计》文中研究说明随着电信业的迅猛发展,电信网络总体规模不断扩大,网络结构日益复杂先进。作为通讯支撑系统的通讯用基础电源系统,市场需求逐年增加,其动力之源的重要性也日益突出。庞大的电信网络高效、安全、有序的正常运行,对通信电源系统的品质提出了越来越严格的要求,推动了通信电源向着高效率、高频化、模块化、数字化方向发展。本文在广泛了解通信电源的行业现状和研究热点的基础上,深入研究了开关电源的基本原理及相关技术,重点分析了开关电源功率因数技术及移相全桥软开关PWM技术的基本原理,并在这基础上设计了一款通信机房常用的48V/25A的通信电源模块,该电源模块由功率因数校正和DC/DC变换两级电路组成,采用了一些最新的技术来提高电源的性能。例如,在电路拓扑中引入软开关技术,通过采用移相全桥软开关PWM变换器实现开关管的零电压开通,减小功率器件损耗,提高电源效率;采用高性能的DSP芯片对电源实现数字PWM控制,克服了一般单芯片控制器由于运行频率有限,无法产生足够高频率和精度的PWM输出及无法完成单周期控制的缺陷;引入了智能控制技术,以模糊自适应PID控制算法取代传统的PID算法,提高了开关电源的动态性能。整篇论文以电源设计为主线,在详细分析电路原理的基础上,进行系统的主电路参数设计、辅助电路设计、控制回路设计、仿真研究、软件实现。
涂永飞[6]2007年在《叁相有源功率因数校正研究》文中研究表明常规的整流装置，由于使用非线性器件，输入电流畸变非常严重，谐波电流污染了电网，并导致电子设备之间的相互干扰。解决途经主要有两条：一是对电网实施谐波补偿；二是对电力电子设备自身进行改造。谐波补偿是一种被动方法，需要一套专用系统：传统无源滤波器的体积和重量大，功率因数提高有限。消除或降低电子设备自身产生的谐波污染是一种主动方法，比被动方法优越。因此，有源功率因数校正器(PFC)成为电力电子领域研究的热点，是今后的发展方向。介绍了一种基于单周期控制技术和软件开关技术的叁相单管Boost PFC变换电路。文中首先简单总结了目前常见的PFC技术的控制策略和叁相有源功率因数校正(PFC)技术研究；然后对整个电路的工作过程、功率因数校正原理、输入电流谐波都进行了详细分析，着重研究了在采用单周期控制和软开关技术时，降低功率损耗，提高功率因数以及改善系统特性的机理；最后利用仿真软件SIMPLORER6.0进行了仿真研究。在理论分析、仿真研究的基础上，介绍了基于单周期控制技术和软开关技术的叁相单管Boost PFC电路的设计方法并给出了实验结果。实验结果验证了理论分析和仿真研究的正确性和可行性，该变换器功率因数非常高。
梁安平[7]2009年在《开关电源有源功率因数校正电路的设计与仿真研究》文中指出随着电子科学技术的飞速发展,开关电源类装置在生产和生活的各个领域应用日趋广泛。然而,由于其低功率因数,给电力系统注入了大量的谐波,致使电网中谐波的污染日益严重。有源功率因数校正技术是提高功率因数,减少整流电路谐波的重要手段,能够使输入电流成为与电网电压同相位的正弦波,使整流电路基本不产生谐波。因而成为目前电力电子学领域研究的热点。本文首先对有源功率因数校正的基本原理,基本变换电路和控制策略进行了比较和分析,在此基础上,明确了本文研究的对象为平均电流控制的Boost型APFC电路。然后,详细分析了平均电流控制的Boost型APFC电路的结构和工作原理,并建立了基于平均电流控制的Boost型APFC电路的小信号模型。最后,设计完成了基于UC3854的500W Boost型APFC电路,并用MATLAB对电路进行了建模和仿真分析。本文是电路设计和仿真实践相结合的结果。作者在电路原理分析及电路设计的基础之上,运用仿真软件MATLAB对Boost型APFC电路的主电路和控制电路分别进行了建模和仿真分析,仿真结果均达到预定指标,验证了本文理论分析和电路设计的正确性。
杨幼松[8]2010年在《基于移相全桥软开关PWM变换器的数字开关电源的研究与设计》文中指出随着社会的不断发展和进步,电子设备已经广泛地应用于各行各业中,电子设备安全、可靠运行的关键在于电源系统。经过多年的发展,开关电源以其高性能、高效率、高功率密度等优点,已经取代了传统的线性调整器电源,成为电子设备中电源系统的首选。同时,新材料、新技术等的发展,推动着开关电源朝着高频化、数字化、分布式电源系统、系统集成等方向发展。本文在研究了开关电源的发展历程和研究热点后,以开关电源的拓扑结构作为切入点,对移相全桥ZVS PWM变换器进行了深入的研究,在前人研究的基础上提出了一种新的移相全桥ZVS PWM变换器。新的变换器不仅可以在全负载范围内实现所有开关器件的零电压开关,将占空比丢失减少到最小程度,抑制输出整流二极管上的电压振荡,并通过在电路中增加一个双向开关,控制在续流期间为滞后桥臂开关管的零电压开关提供的能量,在满足所有开关器件在全负载范围内实现零电压开关的前提下,减少了续流期间的环流及其带来的损耗,提高了整个变换器的效率。同时,还对有源功率因数校正技术、数字控制技术等进行了研究。在此基础上,设计了一款1200W、工作频率为120KHz的开关电源。该电源采用TI公司生产的基于平均电流控制模式的UCC28019实现有源功率因数校正,用TMS320F2812实现移相全桥ZVS PWM变换器的数字控制,并引入了模糊自适应PID控制以获得更好的动态性能。本文研究和设计并重,在研究的基础上进行了详细的电路设计,并通过相关的仿真实验研究验证了上述研究成果的正确性和优越性。
马勇[9]2012年在《具有PEC功能的空调变频器的开发与应用》文中进行了进一步梳理本论文设计开发了一款具有PFC(Power Factor Correction)功能的大功率空调变频器。首先,本文介绍了功率因数校正(PFC)技术的国内外发展及研究动向,阐明了对PFC技术研究的重要性。对无源PFC技术、有源PFC技术进行了阐述,在对其基本工作原理进行了分析的基础上,着重从PFC主电路拓扑和PFC控制方式上分析比较各类功率因数校正的方法。其次,基于对PFC的研究分析,确定本设计采用的PFC主电路拓扑及控制方式一单周期控制Boost型有源PFC。并对单周控制Boost型有源PFC技术的工作原理进行详尽的分析介绍。基于理论分析,设计开发出一款6KW空调变频器,该变频器采用有源PFC技术,能够实现功率因数校正的功能,并能提高直流母线电压。本文设计完成了变频器的主电路及控制电路,并对模块功能加以分析介绍,满足了工程及工艺的要求,采用了TI公司的TMS320LF2407A作为控制芯片实现变频控制及单周期PFC功能,不仅提高了运算处理速度,而且缩小了变频器的体积。最后,在空调系统中对变频器做了大量的实验验证,并对实验结果进行了详细的分析。实验结果表明,本变频器达到了设计要求,功率因数接近于1。并具有如下特点：该变频器体积小；输入电流畸变小；功率因数较高；能效比高等。是一款适用性经济性均很强的产品,可以被推广应用。
傅晓帆[10]2006年在《单相Boost型功率因数校正技术的研究》文中进行了进一步梳理本文在前人研究功率因数校正技术的基础上，对Boost型功率因数校正技术进行了分析、设计和研究，归纳全文，本论文主要完成了以下工作： 详细分析了有源功率因数校正器的基本工作原理，通过比较几种不同拓扑的PFC变换器主电路及几种改进型PFC变换器的主电路的优缺点，和比较控制电路的几种不同控制方法的优缺点，明确本文所要研究的对象为平均电流控制(ACM)的Boost型功率因数校正器。 详细分析了Boost变换器的工作原理、电路稳态波形及一些主要概念和关系式：在此基础上，根据开关型电源变换器的特点，巧妙引入一个二进制变量，用0、1代表开关管导通。截止时的工作状态，推导了理想Boost变换器的状态方程；根据理想Boost变换器的状态方程，运用仿真软件MATLAB中的Simulink工具，建立了Boost主电路的Simulink仿真模型，并得出其仿真结果。 运用电感电流连续时的状态空间平均法，求取了PWM型变换器的通用传递函数；代入已建立的Boost变换器的状态方程，借助MATLAB中符号计算功能，推导出了Boost变换器的输入电流和输出电压受占空比控制的小信号传递函数；然后进行控制电路部分的电流环和电压环的设计。 介绍了美国德州仪器公司的平均电流型功率因数校正芯片UC3854的内部结构、功能；本文根据Boost变换器的特点和要求，设计了一个具体、实用的带PFC功能的开关电源，并给出了具体设计步骤和电路参数的计算。 平均电流控制的单相Boost功率因数校正电路，完全能够达到整流、高输入功率因数、升压、稳压、低纹波的目标，具有广阔的应用前景。如果再把软开关技术应用进来，其意义更大，可以以非常简洁、高效、高效率、高可靠性的方式实现电能的变换。
参考文献：
[1]. APFC数字控制技术的研究[D]. 唐威. 西南交通大学. 2008
[2]. 高功率因数多路恒流输出开关变换器研究[D]. 刘雪山. 西南交通大学. 2016
[3]. 叁相功率因数校正及其控制技术研究[D]. 张文军. 西安理工大学. 2008
[4]. 基于UC3854的两级有源功率因数校正电路的研究[D]. 张利娟. 西安理工大学. 2008
[5]. 基于DSP的全数字通信高频开关电源的研究与设计[D]. 王跃林. 中南大学. 2008
[6]. 叁相有源功率因数校正研究[D]. 涂永飞. 南京理工大学. 2007
[7]. 开关电源有源功率因数校正电路的设计与仿真研究[D]. 梁安平. 华东交通大学. 2009
[8]. 基于移相全桥软开关PWM变换器的数字开关电源的研究与设计[D]. 杨幼松. 中南大学. 2010
[9]. 具有PEC功能的空调变频器的开发与应用[D]. 马勇. 安徽理工大学. 2012
[10]. 单相Boost型功率因数校正技术的研究[D]. 傅晓帆. 贵州大学. 2006
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