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基于非线性载波控制的boost型PFC电路研究

作　者: 张城
导　师: 陈延明
学　校: 广西大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 非线性载波控制功率因数校正升压电路电感电流检测
分类号: TM461.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 29次
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内容摘要

随着电力电子设备的广泛运用,电网中的谐波污染日益严重,并已成为急需解决的问题。目前许多国家和地区强制执行国际电工委员会(IEC)的相关标准,对电力电子设备的谐波电流进行了限制。为抑制谐波电流,一个行之有效的办法就是在电气设备中加入功率因数校正(PFC)电路。近几十年来,有源功率因数校正(APFC)技术得到极大的发展,新的电路拓扑和新的控制策略层出不穷,非线性载波控制是近年来推出的新型控制方法,能在单个开关周期内实现扰动消除,因而备受关注。本文在阅读大量文献的基础上,阐述了几种常见的功率因数校正电路拓扑结构,介绍了有源功率功率因数校正相关的控制方法,详细分析了基于升压(boost)电路的非线性载波控制原理,提出了一种基于电感电流检测的非线性载波控制方法,并研制一了台250W实验样机。在搭建实验电路之前,建立了变换电路的大、小信号模型,推导出系统开环传递函数,根据设计要求计算出电路的各种元器件参数,并运用MATLAB软件进行了仿真实验,验证了参数的正确性。最后,对样机进行了性能测试,并给出了相应的实验波形。系统变换电路获得了高功率因数,实验结果验证了非线性载波控制方法的正确性。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
第一章绪论  8-13
  1.1 本课题的研究背景和意义  8-10
    1.1.1 谐波电流的危害  8-9
    1.1.2 研究PFC技术的意义  9-10
  1.2 PFC技术国内外研究现状  10-11
  1.3 本课题的研究目标和内容  11-13
    1.3.1 研究目标  11-12
    1.3.2 研究内容  12-13
第二章 PFC技术  13-26
  2.1 PFC电路拓扑  13-16
    2.1.1 PPFC电路拓扑  13-14
    2.1.2 APFC电路拓扑  14-16
  2.2 APFC电路的控制方法  16-17
  2.3 Boost型PFC电路  17-25
    2.3.1 Boost型PFC电路开关工作模式  17-18
    2.3.2 平均电流控制模式的boost型PFC电路  18-22
    2.3.3 非线性载波控制的boost型PFC电路  22-25
  2.4 本章小结  25-26
第三章非线性载波控制的boost型PFC电路的模型研究  26-31
  3.1 系统动态建模  26-28
  3.2 系统传递函数推导  28-30
  3.3 本章小结  30-31
第四章非线性载波控制的boost型PFC电路设计  31-46
  4.1 主电路的设计  31-35
    4.1.1 桥式整流器二极管的选取  31-32
    4.1.2 熔断器FU及软启动电阻的选取  32
    4.1.3 PFC主开关管Q(MOSFET)及输出二极管D的选取  32-33
    4.1.4 RCD缓冲吸收电路元件的选取  33
    4.1.5 升压电感的设计  33-35
    4.1.6 输入电容及输出电容的选取  35
  4.2 控制电路的设计  35-42
    4.2.1 电流环非线性载波控制电路设计  36-37
    4.2.2 电压环设计  37-40
    4.2.3 CLK信号电路设计  40
    4.2.4 软启动电路设计  40-41
    4.2.5 辅助电源设计  41-42
  4.3 驱动电路设计  42-43
  4.4 系统的MATLAB仿真  43-45
  4.5 本章小结  45-46
第五章实验结果与分析  46-54
  5.1 实验装置  46
  5.2 实验结果  46-53
  5.3 本章小结  53-54
第六章总结与展望  54-56
  6.1 总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-59
致谢  59-60
在学期间发表的学术论文与研究成果  60

基于非线性载波控制的boost型PFC电路研究

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