本文選題：開關(guān)電源 + 功率因數(shù)校正　； 參考：《昆明理工大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：在電力電子發(fā)展史中,開關(guān)電源作為一種損耗小、效率高、電路簡潔、可靠性高的電源裝置,已被廣泛應(yīng)用于各類工業(yè)生產(chǎn)、電子設(shè)備及日常生活等領(lǐng)域。但其與電網(wǎng)相連的整流裝置結(jié)構(gòu)特殊,導(dǎo)致輸入電流中含有大量諧波污染電網(wǎng),十分不利于“綠色化”電網(wǎng)的構(gòu)建,因此為開關(guān)電源設(shè)計一個功率因數(shù)校正裝置勢在必行,從而避免諧波污染所帶來的一系列問題。在進(jìn)入二十一世紀(jì)之前功率因數(shù)校正技術(shù)都是由模擬元器件或者是集成芯片來搭建控制電路,但這種方式很容易受到器件老化、溫度以及外界干擾的影響,校正系統(tǒng)穩(wěn)定性不高。隨著微處理器、數(shù)字信號處理器及現(xiàn)場可編程門陣列控制器件的普及,既可以用數(shù)字控制方式來實現(xiàn)普通的模擬控制方案,又可將現(xiàn)代控制理論應(yīng)用于功率因數(shù)校正。其高速的采樣頻率和快速的信號處理速度使得PFC數(shù)字控制成為研究趨勢。本文從功率因數(shù)的定義入手,在假設(shè)輸入電壓無諧波的前提下,從原理上分析出與其至關(guān)重要的兩個因素:諧波因子和相位因子,從而獲得提高功率因數(shù)的兩種途徑:一是減少輸入電流與輸入電壓之間的相位差提高cosφ值;二是使得輸入電流波形很好地跟隨正弦輸入電壓波形,減少輸入電流的THD。選擇Boost電路為APFC變換器主拓?fù)?在CCM工作模式下采用三端開關(guān)器件建模法對電路進(jìn)行穩(wěn)態(tài)及小信號擾動分析,并建立各擾動參量之間的傳遞函數(shù)。文中對現(xiàn)有的功率因數(shù)校正技術(shù)做一簡單總結(jié)對比,選用平均電流雙環(huán)數(shù)字控制方式來實現(xiàn)PFC,根據(jù)電路建模獲得的各傳遞函數(shù)分別設(shè)計出電流內(nèi)環(huán)、電壓外環(huán)以及電壓前饋部分,并在MATLAB上搭建仿真模型,驗證此控制策略的效果。為了提高系統(tǒng)校正精度,利用Delta算子對高速采樣獲得的離散信號連續(xù)化,本文在以上基礎(chǔ)上又提出了一種基于滑模變PI數(shù)字控制器的APFC,并在MATLAB平臺上建立仿真模型驗證了此算法能有效提高功率因數(shù),并且精度高,抗干擾能力強(qiáng),具有較強(qiáng)的魯棒性,效果明顯優(yōu)于平均電流雙環(huán)數(shù)字控制方式。
[Abstract]:In the history of power electronics, switching power supply, as a power supply device with low loss, high efficiency, simple circuit and high reliability, has been widely used in industrial production, electronic equipment and daily life. But the special structure of the rectifier connected with the power grid leads to a large amount of harmonic pollution in the input current, which is very unfavorable to the construction of the "green" power grid, so it is imperative to design a power factor correction device for the switching power supply. In order to avoid harmonic pollution caused by a series of problems. Before entering the 21 century, power factor correction (PFC) technology was constructed by analog components or integrated chips, but this method is vulnerable to the aging of devices, temperature and external interference. The stability of the correction system is not high. With the popularity of microprocessors, digital signal processors and field programmable gate array control devices, the common analog control scheme can be realized by digital control mode, and the modern control theory can be applied to power factor correction. Its high sampling frequency and fast signal processing speed make PFC digital control a research trend. Based on the definition of power factor and assuming that the input voltage has no harmonics, this paper analyzes two important factors in principle: harmonic factor and phase factor. Two ways to improve the power factor are obtained: one is to reduce the phase difference between input current and input voltage to increase the cos 蠁 value, the other is to make the input current waveform follow the sinusoidal input voltage waveform well and reduce the THD of input current. The Boost circuit is chosen as the main topology of the APFC converter. The three-terminal switching device modeling method is used to analyze the steady state and small signal disturbance of the circuit in CCM mode, and the transfer function between the disturbance parameters is established. In this paper, the existing power factor correction technology is summarized and compared, the average current double loop digital control method is used to realize PFC, and the inner current loop is designed according to each transfer function of circuit modeling. The voltage outer loop and the voltage feedforward part are simulated on MATLAB to verify the effectiveness of the control strategy. In order to improve the correction accuracy of the system, the discrete signals obtained by high-speed sampling are continuous by using Delta operator. In this paper, a sliding mode variable Pi digital controller is proposed, and the simulation model based on MATLAB platform is established to verify that the algorithm can effectively improve the power factor, and has high precision, strong anti-jamming ability and strong robustness. The effect is obviously better than the average current double loop digital control mode.
【學(xué)位授予單位】：昆明理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TN86

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本文編號：1842276