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具有PEC功能的空调变频器的开发与应用

作　者: 马勇
导　师: 欧阳名三
学　校: 安徽理工大学
专　业: 电气工程
关键词: 功率因数校正单周期控制 Boost电路空间矢量控制
分类号: TM921.51
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 30次
引　用: 1次
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-13
1 绪论  13-21
  1.1 研究背景  13
  1.2 功率因数校正(PFC)的目的与意义  13-16
  1.3 功率因数校正技术的发展现状  16-19
  1.4 论文研究的目的和主要内容  19-21
2 功率因数校正原理及控制方法  21-39
  2.1 功率因数与谐波的定义  21-23
  2.2 功率因数校正技术的基本类型  23-27
    2.2.1 无源功率因数校正技术(PPFC)  24-25
    2.2.2 有源功率因数校正技术(APFC)  25-27
  2.3 有源功率因数校正技术的主电路拓扑  27-31
    2.3.1 降压型(Buck)  28
    2.3.2 升降压型(Buck-Boost)  28-29
    2.3.3 升压型(Boost)  29-31
  2.4 有源功率因数校正的传统控制方法  31-37
    2.4.1 DCM控制模式  31-33
    2.4.2 CCM控制模式  33-37
  2.5 有源功率因数校正的新型控制方法  37
  2.6 本章小结  37-39
3 单周期控制技术  39-45
  3.1 单周期控制技术的基本原理  39-40
  3.2 恒开关频率的单周期控制  40-41
  3.3 单周期控制Boost型APFC的工作原理  41-43
  3.4 本章小结  43-45
4 空调变频器的硬件设计  45-67
  4.1 系统总体设计方案  45-46
    4.1.1 系统概述  45-46
    4.1.2 系统主要参数  46
  4.2 系统主电路设计  46-51
    4.2.1 主电路结构  46-47
    4.2.2 主要器件设计  47-51
  4.3 控制电路设计  51-64
    4.3.1 控制处理器简介  51-53
    4.3.2 PFC电路设计  53-57
    4.3.3 DSP最小系统设计  57-59
    4.3.4 PWM驱动电路  59-61
    4.3.5 检测及采样电路  61-63
    4.3.6 RS485通讯  63-64
  4.4 开关电源设计  64-66
  4.5 本章小结  66-67
5 空调变频器的软件设计  67-73
  5.1 空间矢量脉宽调制技术(SVPWM)  67-68
  5.2 基于DSP的单周期有源PFC功能实现  68-70
  5.3 系统软件设计  70-72
    5.3.1 主程序流程图  70
    5.3.2 PWM中断子程序流程图  70-72
    5.3.3 串行通信子程序流程图  72
  5.4 本章小结  72-73
6 实验及结果分析  73-79
  6.1 实验系统介绍  73
  6.2 实验结果  73-76
    6.2.1 PFC不工作运行  73-74
    6.2.2 轻载运行  74-75
    6.2.3 重载运行  75-76
    6.2.4 输出线电压波形  76
  6.3 结果分析  76-79
7 总结与展望  79-81
  7.1 论文总结  79
  7.2 展望  79-81
参考文献  81-83
致谢  83-85
作者简介及读研期间发表论文情况  85

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