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3kW高功率因数直流电源研究与实现

作　者: 崔磊
导　师: 邹云屏
学　校: 华中科技大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 有源功率因数校正 Boost ZVS 移相全桥小信号模型硬件电路设计 UC3854 UC3875
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

随着国内外各研究组织和机构对谐波等因素越来越严格的标准要求,设备功率因数已经成为绿色化电源的一个标志,越来越多的电源采用功率因数较正(PFC)技术。本文所研究的中大功率单相高功率因数直流电源采用Boost升压电路和ZVS 移相全桥DC/DC变换电路的两级级联电源模式,实现了输入的高功率因数,同时得到具有较宽输出范围和较好动态性能的直流电压输出。本文首先介绍了功率因数校正技术的发展历程和国内外的研究现状,通过综合考虑各种功率因数校正电路的优缺点和适用范围,提出了本课题所选取的主电路拓扑形式和控制策略:在输入前级选用Boost升压电路、平均电流控制模式来实现本课题对功率因数的要求,在后级选用带原边钳位二极管的ZVS移相全桥DC/DC变换电路来实现中大功率直流输出范围和动态性能的要求。本文详细分析了Boost电路和移相全桥DC/DC电路的数学模型,并根据数学模型设计了前后级的控制器。针对Boost电路的非最小相位特性,通过反馈线性化等理论设计了符合PFC控制的双环控制器,随后对移相全桥DC/DC电路的软开关特性、占空比丢失等电路特性进行了分析。并分别对两级电路进行了Matlab仿真,验证了设计的可行性。在理论模型分析的基础上,本文结合技术指标要求设计了高功率因数直流电源的硬件电路,成功搭建了样机并进行各项性能指标的实验。在控制上,本样机采用的是基于UC3854和UC3875的模拟电路,但是本文对控制芯片外围电路做了一些修改以使其满足中大功率主电路与控制电路电气隔离的要求。实验结果表明,所做样机符合各项技术指标要求。

3kW高功率因数直流电源研究与实现

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