隨著工業(yè)智能化進(jìn)程不斷加快,電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于社會(huì)生產(chǎn)的各個(gè)領(lǐng)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(zhì)量下降等一系列問題卻不容小覷。無橋拓?fù)涞某霈F(xiàn)使更高效率化的PFC成為可能,而數(shù)字控制器以其控制精準(zhǔn)、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(shù)字控制算法,并做了如下工作。無橋PFC是由Boost拓?fù)溲葑兌鴣?首先對無橋Boost PFC的結(jié)構(gòu)與工作原理進(jìn)行介紹,然后推導(dǎo)了系統(tǒng)的小信號模型,并根據(jù)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(dǎo)過程。同時(shí)為了使系統(tǒng)能擁有更大的工作范圍,研究了一種運(yùn)算量更小,并且可以同時(shí)用于CCM與DCM模式的預(yù)測電流控制算法,分別對兩種模式控制算法的推導(dǎo)過程進(jìn)行了詳細(xì)的論述,最終將其在無橋PFC上實(shí)現(xiàn)。在MATLAB/simulink中搭建了電路仿真模型對兩種控制算法進(jìn)行驗(yàn)證,仿真結(jié)果顯示在啟動(dòng)階段與輕載階段,預(yù)測電流算法均表現(xiàn)出了比雙閉環(huán)PI控制算法更優(yōu)良的控制效果。并設(shè)計(jì)一臺400W樣機(jī),將兩種算法采用DSP28335分別實(shí)現(xiàn),對整個(gè)電路的設(shè)計(jì)過程做了詳細(xì)的介紹,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,預(yù)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(shí)驗(yàn)結(jié)果與仿真基本一致。
【學(xué)位單位】：廣西大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：TM46
【部分圖文】：

子設(shè)備帶來便利的同時(shí)，同樣還需要關(guān)注其帶來的諧波污染、電能質(zhì)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(jìn)行濾波（如圖１－１），這種結(jié)構(gòu)只有在輸入比輸出高的時(shí)候，才會(huì)向電??容充電，所以電流的波形不是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的正弦波，而是如圖１－２所示的脈動(dòng)波形。??這就導(dǎo)致交流電網(wǎng)側(cè)產(chǎn)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的危害。對于用戶而言，這種脈動(dòng)狀的電流不過是對器件的??應(yīng)力比較大，但是對于電網(wǎng)而言卻帶來諧波污染，甚至?xí)l(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(huì)在??瞬間產(chǎn)生極高的熱量，這些故障，輕則使設(shè)備工作異常，重則破壞絕緣、燒毀電??容器等，直接縮短設(shè)備的使用壽命；與此同時(shí)，這些故障產(chǎn)生的“二次效應(yīng)”使??電網(wǎng)的供電質(zhì)量大幅下降［３］。??丄??

進(jìn)行充放電，來增加整流二極管的導(dǎo)通角，從而提高功率因數(shù)。當(dāng)前廣泛采用的??無源ＰＦＣ是日立空調(diào)的一位工程師所提出的填谷式無源ＰＦＣ（ＶａｌｌｅｙＦｉｌｌ?Ｃｉｒｃｕｉｔ），??該電路結(jié)構(gòu)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(gè)典型的高效低成本應(yīng)用方案，它可使功率因數(shù)達(dá)到０．９左右［９］，滿足??ＩＥＣ６１０００－３－２的標(biāo)準(zhǔn)。這與未加ＰＦＣ．的設(shè)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(huì)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(jìn)一步提高ＰＦ值，有源功率因數(shù)校正（ＡＰＦＣ）方案應(yīng)運(yùn)??而生。ＡＰＦＣ是在濾波電路與設(shè)備之間增加一個(gè)變換器，通過反饋技術(shù)使輸入電??流跟蹤電網(wǎng)電壓的變化，直接提高功率因數(shù)。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?fù)??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ?ＰＦＣ?ｔｏｐｏｌｏｇｙ?ｐｒｏｐｏｓｅｄ?ｂｙ?Ｒｏｓｗｅｌｌ??為了消除電路浮地問題，后來的學(xué)者對該拓?fù)溥M(jìn)行了如圖１－５所示的改進(jìn)：??１、增加了第二個(gè)電感，產(chǎn)生了兩個(gè)對稱的直流／直流升壓電路，每個(gè)半工頻周期??有一個(gè)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(gè)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(shí)??用性。而且，該拓?fù)涞膬蓚�(gè)開關(guān)管可以同時(shí)驅(qū)動(dòng)，這將減少驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的工作??量，使得控制器的后續(xù)１Ｃ化也較容易實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)獨(dú)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(shí)電感的散熱能力，有文獻(xiàn)提出也可以使用一??個(gè)耦合電感以進(jìn)一步提高電感利用率［２９］。基于以上這些分析，本設(shè)計(jì)將使用這種??改進(jìn)型的無橋電路
【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2873888