隨著工業(yè)智能化進程不斷加快,電力電子設備廣泛應用于社會生產的各個領域,為我們的生活提供了諸多便利,但由此引發(fā)的諧波污染、電能質量下降等一系列問題卻不容小覷。無橋拓撲的出現使更高效率化的PFC成為可能,而數字控制器以其控制精準、算法更新簡便而被廣泛采用,本文主要研究無橋PFC變換器的數字控制算法,并做了如下工作。無橋PFC是由Boost拓撲演變而來,首先對無橋Boost PFC的結構與工作原理進行介紹,然后推導了系統(tǒng)的小信號模型,并根據小信號模型,給出了CCM模式雙閉環(huán)PI控制算法的完整推導過程。同時為了使系統(tǒng)能擁有更大的工作范圍,研究了一種運算量更小,并且可以同時用于CCM與DCM模式的預測電流控制算法,分別對兩種模式控制算法的推導過程進行了詳細的論述,最終將其在無橋PFC上實現。在MATLAB/simulink中搭建了電路仿真模型對兩種控制算法進行驗證,仿真結果顯示在啟動階段與輕載階段,預測電流算法均表現出了比雙閉環(huán)PI控制算法更優(yōu)良的控制效果。并設計一臺400W樣機,將兩種算法采用DSP28335分別實現,對整個電路的設計過程做了詳細的介紹,實驗結果表明,預測電流算法在控制效果方面優(yōu)于雙閉環(huán)PI控制算法,實驗結果與仿真基本一致。
【學位單位】：廣西大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

子設備帶來便利的同時，同樣還需要關注其帶來的諧波污染、電能質量下降等問??題。很多系統(tǒng)的前級電路普遍采用的，都是在不可控整流橋后直接連接大容量電??解電容進行濾波（如圖１－１），這種結構只有在輸入比輸出高的時候，才會向電??容充電，所以電流的波形不是一個標準的正弦波，而是如圖１－２所示的脈動波形。??這就導致交流電網側產生了大量的有害諧波，其中三次諧波尤為突出＾２］，這些??高頻諧波會產生嚴重的危害。對于用戶而言，這種脈動狀的電流不過是對器件的??應力比較大，但是對于電網而言卻帶來諧波污染，甚至會引發(fā)電路諧振。其中，??串聯(lián)諧振將引起局部的瞬間過電壓或者是過電流，而并聯(lián)諧振引起的過電流會在??瞬間產生極高的熱量，這些故障，輕則使設備工作異常，重則破壞絕緣、燒毀電??容器等，直接縮短設備的使用壽命；與此同時，這些故障產生的“二次效應”使??電網的供電質量大幅下降［３］。??丄??

進行充放電，來增加整流二極管的導通角，從而提高功率因數。當前廣泛采用的??無源ＰＦＣ是日立空調的一位工程師所提出的填谷式無源ＰＦＣ（ＶａｌｌｅｙＦｉｌｌ?Ｃｉｒｃｕｉｔ），??該電路結構簡單、成本低廉且效果顯著［８］，其電路圖如圖１－３所示。填谷電路是??一個典型的高效低成本應用方案，它可使功率因數達到０．９左右［９］，滿足??ＩＥＣ６１０００－３－２的標準。這與未加ＰＦＣ．的設備相比已然有顯著提升。而且，與最??初代的無源ＰＦＣ相比，填谷電路去掉了體積龐大的低頻電感，使用場合也因此??更加的廣泛。??但是無源ＰＦＣ的體積會隨著功率的增加而快速增大，且降低高次諧波的能??力有限，為了減少體積和進一步提高ＰＦ值，有源功率因數校正（ＡＰＦＣ）方案應運??而生。ＡＰＦＣ是在濾波電路與設備之間增加一個變換器，通過反饋技術使輸入電??流跟蹤電網電壓的變化，直接提高功率因數。在某些大功率場合，ＡＰＦＣ的成本??將比無源ＰＦＣ更低

圖１－４羅斯威爾公司提出的無橋ＰＦＣ拓撲??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ?ＰＦＣ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｒｏｓｗｅｌｌ??為了消除電路浮地問題，后來的學者對該拓撲進行了如圖１－５所示的改進：??１、增加了第二個電感，產生了兩個對稱的直流／直流升壓電路，每個半工頻周期??有一個ｂｏｏｓｔ電路在工作［２７］［２８］。２、增加了二極管Ｄ３和Ｄ４，給電流提供了一個新??的回路，將交流電源連接到輸出地，減少共模干擾，消除了浮地缺陷，提升了實??用性。而且，該拓撲的兩個開關管可以同時驅動，這將減少驅動電路設計的工作??量，使得控制器的后續(xù)１Ｃ化也較容易實現。兩個獨立的電感器雖占用了更多的??ＰＣＢ面積，但也提升了高頻工作時電感的散熱能力，有文獻提出也可以使用一??個耦合電感以進一步提高電感利用率［２９］�；谝陨线@些分析，本設計將使用這種??改進型的無橋電路
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本文編號：2873888