本文關(guān)鍵詞：基于FPGA數(shù)字控制的多通道并聯(lián)PFC技術(shù)研究

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【摘要】：目前,隨著高功率的電力電子設(shè)備廣泛應(yīng)用于日常生活中,由電力電子設(shè)備對(duì)用電網(wǎng)絡(luò)造成的諧波污染也愈發(fā)嚴(yán)重,對(duì)電網(wǎng)造成了嚴(yán)重危害。功率因數(shù)校正(Power Factor Correction)技術(shù)是抑制電力電子設(shè)備產(chǎn)生諧波污染最有效的措施,它被廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源中,以減少電力電子設(shè)備對(duì)電網(wǎng)所產(chǎn)生的諧波污染,改善電能質(zhì)量。一般情況下,功率因數(shù)校正技術(shù)在開關(guān)電源電路中的應(yīng)用,不僅會(huì)降低開關(guān)電源的轉(zhuǎn)換效率,而且增大了開關(guān)電源的體積。因此,研究一種高效率、高功率密度的PFC電源,一直是開關(guān)電源發(fā)展的趨勢(shì)和要求。本文首先描述了諧波產(chǎn)生的原因和影響,以及實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的基本原理,詳細(xì)介紹了實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)校正的電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、電感電流工作模式以及控制策略。通過對(duì)各類工作狀態(tài)和特性進(jìn)行分析,最終采用電感電流CCM工作模式下的Boost PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)電路作為主要研究對(duì)象,通過平均電流控制策略實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的閉環(huán)反饋控制。隨著當(dāng)前用電設(shè)備功率等級(jí)的不斷提高,受到Boost PFC拓?fù)潆娐纷陨斫Y(jié)構(gòu)的限制,導(dǎo)致系統(tǒng)電路的輸入電流紋波較大,并且功率器件需要承受較高的電流應(yīng)力,難以滿足高功率等級(jí)應(yīng)用場(chǎng)合要求。為了解決Boost PFC拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)存在的上述缺點(diǎn),本文通過將Boost電路并聯(lián)多條電流支路,以實(shí)現(xiàn)各支路間的紋波相互抵消和電路分流。通過分析多通道Boost PFC電路工作原理和特征,表明該電路能夠通過各支路電路的分流,降低功率器件的電流應(yīng)力,同時(shí),各支路間的電流紋波可以相互疊加抵消,可使整個(gè)變換器的輸入電流紋波減小。多通道并聯(lián)PFC電路對(duì)提升變換器的功率等級(jí)和減小輸入電流紋波具有重要作用,本文將重點(diǎn)對(duì)該拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制策略和實(shí)現(xiàn)方式進(jìn)行分析。本文對(duì)基于數(shù)字控制的Boost PFC電路進(jìn)行分析,建立了離散化數(shù)字控制模型。經(jīng)過對(duì)比分析,選擇可編程邏輯門陣列(FPGA)控制器來(lái)實(shí)現(xiàn)多通道并聯(lián)電路的控制。在對(duì)Boost主電路器件、控制電路參數(shù)進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,利用Matlab-Simulink仿真工具搭建了多通道并聯(lián)Boost PFC電路的控制模型。最后,基于理論設(shè)計(jì)了FPGA數(shù)字控制的多通道并聯(lián)PFC電源的模塊電路以及控制程序,并通過樣機(jī)進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,本課題的仿真及實(shí)驗(yàn)結(jié)果均驗(yàn)證了系統(tǒng)方案的正確性和可行性。
【關(guān)鍵詞】：開關(guān)電源 功率因數(shù)校正 FPGA控制 多通道并聯(lián)電路 電源諧波干擾
【學(xué)位授予單位】：閩南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TM46
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstarct6-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 功率因數(shù)校正技術(shù)研究背景9-11
• 1.1.1 諧波的產(chǎn)生原因及影響9-10
• 1.1.2 PFC基本原理分析10-11
• 1.2 功率因數(shù)校正技術(shù)分類11-15
• 1.2.1 無(wú)源功率校正技術(shù)11
• 1.2.2 有源功率校正技術(shù)11-12
• 1.2.3 PFC電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)12-13
• 1.2.4 PFC電路電感電流工作模式13-14
• 1.2.5 PFC電路控制策略14-15
• 1.3 PFC的研究意義及發(fā)展方向15-16
• 1.4 本文研究的內(nèi)容16-19
• 第2章 CCM-Boost PFC多通道并聯(lián)電路分析19-29
• 2.1 多通道并聯(lián)Boost PFC基本工作原理19-20
• 2.2 多通道并聯(lián)Boost PFC的工作狀態(tài)分析20-22
• 2.3 多通道并聯(lián)Boost PFC電路特性分析22-28
• 2.3.1 輸入電流紋波大小分析22-25
• 2.3.2 輸出電容的電流有效值分析25-26
• 2.3.3 電路支路電感量參數(shù)失配的影響26-28
• 2.4 本章小結(jié)28-29
• 第3章 Boost PFC平均電流數(shù)字控制29-45
• 3.1 CCM-Boost PFC電路建模分析29-32
• 3.1.1 Boost PFC系統(tǒng)平均電流控制模型29
• 3.1.2 CCM-Boost PFC電路小信號(hào)模型29-32
• 3.2 數(shù)字化多通道并聯(lián)PFC設(shè)計(jì)32-36
• 3.2.1 電流環(huán)路功率級(jí)分析32-33
• 3.2.2 輸入電壓前饋補(bǔ)償?shù)囊?/span>33-35
• 3.2.3 電壓環(huán)路功率級(jí)分析35-36
• 3.3 Boost PFC主電路參數(shù)設(shè)計(jì)36-38
• 3.4 雙環(huán)控制閉環(huán)分析38-42
• 3.4.1 PI控制器設(shè)計(jì)38
• 3.4.2 電流環(huán)PI控制器38-40
• 3.4.3 電壓環(huán)PI控制器40-42
• 3.4.4 帶占空比前饋控制的引入42
• 3.5 本章小結(jié)42-45
• 第4章 基于FPGA控制的PFC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)45-55
• 4.1 FPGA控制器概述45-46
• 4.2 PFC電路采樣模塊設(shè)計(jì)46-47
• 4.3 PI控制模塊設(shè)計(jì)47-50
• 4.4 PWM單元模塊設(shè)計(jì)50-53
• 4.5 本章小結(jié)53-55
• 第5章 數(shù)字控制的多通道并聯(lián)PFC電路仿真研究55-61
• 5.1 系統(tǒng)仿真模型55-57
• 5.2 系統(tǒng)仿真波形57-59
• 5.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析59-60
• 5.4 本章小結(jié)60-61
• 總結(jié)與展望61-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文67-68
• 致謝68

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 張加勝;李浩光;;基于滯環(huán)控制的電壓型變流器開關(guān)頻率分析[J];電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化學(xué)報(bào);2008年02期

2 王建元;張國(guó)富;;有源電力濾波器的控制策略綜述[J];電氣傳動(dòng);2007年06期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 劉凱;基于FPGA的系統(tǒng)設(shè)計(jì)和應(yīng)用研究[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

2 羅松濤;一種新型DSP的PFC數(shù)字開關(guān)電源研究[D];廈門大學(xué);2008年

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本文編號(hào)：844578