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一种单相合成三相APFC拓扑的研究

作　者: 陈双全
导　师: 张东来
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 有源功率因数校正三相有源功率因数校正外加载波技术交错脉宽调制技术交错三角波
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

目前三相PFC的实现方式大多是以数字技术来实现的,用模拟方式实现三相技术的最简单有效的方式是用单相PFC芯片来实现三相功能,但它的难点在于三相间的耦合难以完全消除,最常用的方式是在每个单相PFC后面加一个隔离变压器,然后再将输出并联,这种方式成本昂贵,所用器件繁多,难以推广。本论文以一种单相合成三相APFC拓扑为研究对象,由于三相间耦合问题难以解决,该拓扑通过一个自耦变压器将三相变为两相,然后通过对单相PFC拓扑加上分离元件和应用交错PWM技术可以完全消除三相间耦合,这是该拓扑的优点,本文通过对其原理的分析和研究,对这种单相合成三相的APFC拓扑进行了实现。鉴于单相PFC芯片在对单相PFC拓扑加上分离元件之后无法正常工作的情况,通过对其原理的分析,应用一种小功率隔离变压器加整流桥结构解决了加分离元件后单相PFC中取电压信号与单相芯片不共地的问题;应用差分放大器解决了电流采样信号与芯片不共地的问题;应用变压器隔离驱动方式解决了芯片输出PWM信号与开关管不共地的问题,通过实验实现了加分离元件后单相Boost拓扑的功率因数校正。鉴于单相PFC芯片内部载波固定而无法实现交错PWM技术的问题,提出了外加载波技术,并用它实现了交错PWM技术,通过实验验证了外加载波技术的可行性。通过对芯片载波信号的检测和实验分析,得到了能够满足芯片正常工作的载波信号的幅值范围和载波形状。并用模拟方式设计了交错PWM技术所需要的交错三角波。最后通过30瓦小功率三相PFC实验,验证了用单相实现三相PFC理论的正确性和可行性。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-16
  1.1 课题研究背景和意义  8
  1.2 国内外研究现状  8-14
    1.2.1 国外研究现状  9-13
    1.2.2 国内研究现状  13-14
  1.3 单相合成三相PFC难点分析  14
  1.4 本论文研究内容  14-16
第2章单相合成三相APFC拓扑原理研究  16-26
  2.1 引言  16
  2.2 单相合成三相拓扑原理研究  16-17
  2.3 三相间耦合情况分析  17-24
    2.3.1 普通Boost拓扑合成三相的耦合分析  17-19
    2.3.2 加分离元件后单相合成三相的耦合分析  19-21
    2.3.3 交错PWM技术原理分析  21-24
  2.4 单相PFC控制原理研究  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第3章加分离元件后单相PFC的研究与实现  26-39
  3.1 引言  26
  3.2 小功率单相PFC设计与实现  26-34
    3.2.1 小功率单相PFC主电路参数及外围参数设计  26-33
    3.2.2 小功率单相PFC实验结果与分析  33-34
  3.3 大功率单相PFC实现  34-35
    3.3.1 大功率单相PFC参数设计  34-35
    3.3.2 大功率单相PFC实验结果与分析  35
  3.4 加分离元件后的单相PFC原理分析与实现  35-38
    3.4.1 加分离元件后的单相PFC原理研究  35-36
    3.4.2 加分离元件后的单相PFC硬件实现  36-37
    3.4.3 加分离元件后小功率单相PFC实验结果与分析  37-38
  3.5 本章小结  38-39
第4章交错PWM技术的实现  39-46
  4.1 引言  39
  4.2 外加载波技术原理分析  39-40
  4.3 外加载波技术硬件实现  40-42
  4.4 交错三角波的实现  42-45
    4.4.1 信号变换的原理  42-43
    4.4.2 交错三角波设计与实现  43-45
  4.5 本章小结  45-46
第5章单相合成三相APFC的实现  46-50
  5.1 引言  46
  5.2 变压器实验验证  46-47
  5.3 小功率三相PFC实验  47-49
  5.4 小功率三相PFC实验结果分析  49
  5.5 本章小结  49-50
结论  50-51
参考文献  51-56
致谢  56

一种单相合成三相APFC拓扑的研究

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