本文關(guān)鍵詞：基于占空比預(yù)估法的數(shù)字式APFC研究與設(shè)計

  更多相關(guān)文章： 功率因數(shù)校正 數(shù)字控制 占空比預(yù)估 反激

【摘要】：隨著能源的大量消耗和大氣污染問題的日益嚴(yán)重,作為新型環(huán)保交通工具的電動汽車已成為當(dāng)下發(fā)展的趨勢。隨著電動汽車的普及,大功率車用充電設(shè)備的需求也將日益增加,這會給公用電網(wǎng)帶來巨大的諧波污染。因此,大功率電子設(shè)備要求必須帶有功率因數(shù)校正(PFC)模塊,從而抑制諧波電流,提高功率因數(shù),減小電子設(shè)備對電網(wǎng)的諧波污染。隨著數(shù)字控制技術(shù)的不斷成熟,功率因數(shù)校正技術(shù)數(shù)字化已逐漸成為電力電子領(lǐng)域研究的熱點之一。目前,大多數(shù)有源功率因數(shù)校正(APFC)數(shù)字控制算法多是從傳統(tǒng)模擬控制策略上移植過來的,控制算法較為復(fù)雜,且運算量大,不利于大功率單相APFC數(shù)字化的推廣。因此,必須充分發(fā)揮數(shù)字控制的優(yōu)點,研究出運算簡單且真正適合APFC的數(shù)字控制算法。占空比預(yù)估控制是一種新型的非線性控制策略,其算法簡單、響應(yīng)速度快,是一種很有研究價值的控制手段。首先,本文對現(xiàn)有占空比預(yù)估控制算法進行了詳細(xì)的理論推導(dǎo),該算法將輸入電壓直接引入到占空比計算中,這將給系統(tǒng)的穩(wěn)定性帶來干擾。因此,在現(xiàn)有占空比預(yù)估算法基礎(chǔ)上,引入輸入電壓限幅濾波和前饋輸入電壓補償兩個改進策略。并在Matlab中搭建了改進占空比預(yù)估控制和平均電流控制Boost-PFC系統(tǒng)的仿真圖,通過仿真結(jié)果表明,占空比預(yù)估控制在取得比平均電流控制功率因數(shù)更高的情況下,動態(tài)響應(yīng)速度大大提高,算法更簡單,抗干擾能力更強。其次,根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計要求,確定了Boost-PFC電路系統(tǒng)的技術(shù)指標(biāo),完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計總方案。隨后對相應(yīng)電路模塊進行了仿真驗證,優(yōu)化了電路設(shè)計參數(shù)。在算法理論研究基礎(chǔ)上,完成了系統(tǒng)的軟件流程設(shè)計,明確了代碼編寫流程。最后,根據(jù)系統(tǒng)的設(shè)計方案搭建了軟硬件實驗平臺,完成了相關(guān)調(diào)試工作。實驗數(shù)據(jù)顯示,輔助電源輸出電壓穩(wěn)定,紋波小,滿足設(shè)計要求;占空比預(yù)估控制Boost-PFC系統(tǒng)在寬電壓輸入和寬負(fù)載輸出時,功率因數(shù)均大于0.98,輸出母線電壓穩(wěn)定,且算法執(zhí)行時間為平均電流控制算法的66.8%。在同等條件下,占空比預(yù)估控制獲得的功率因數(shù)比平均電流控制高出1%左右,充分體現(xiàn)了改進算法的優(yōu)勢。
【關(guān)鍵詞】：功率因數(shù)校正 數(shù)字控制 占空比預(yù)估 反激
【學(xué)位授予單位】：重慶郵電大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TM761
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第1章 緒論9-17
• 1.1 功率因數(shù)校正的研究背景9-12
• 1.1.1 功率因數(shù)與諧波畸變率9-11
• 1.1.2 諧波的危害與抑制11-12
• 1.2 有源功率因數(shù)校正拓?fù)溲芯楷F(xiàn)狀12-13
• 1.3 有源功率因數(shù)校正控制策略研究現(xiàn)狀13-15
• 1.4 本文選題意義和主要研究內(nèi)容15-17
• 1.4.1 本文的選題意義15
• 1.4.2 本文的主要研究內(nèi)容15-17
• 第2章 占空比預(yù)估控制Boost-PFC算法研究17-32
• 2.1 占空比預(yù)估控制APFC算法17-23
• 2.1.1 傳統(tǒng)APFC控制算法的不足17-18
• 2.1.2 占空比預(yù)估算法的理論推導(dǎo)18-21
• 2.1.3 占空比預(yù)估與平均電流控制的對比分析21-23
• 2.2 占空比預(yù)估算法的不足及其改進策略23-25
• 2.2.1 占空比預(yù)測算法的不足23
• 2.2.2 輸入電壓限幅濾波算法設(shè)計23-24
• 2.2.3 引入前饋輸入電壓補償?shù)乃惴ㄔO(shè)計24-25
• 2.3 Boost-PFC控制算法仿真分析25-31
• 2.3.1 改進占空比預(yù)估控制Boost-PFC仿真分析26-29
• 2.3.2 平均電流控制Boost-PFC仿真分析29-31
• 2.4 本章小結(jié)31-32
• 第3章 占空比預(yù)估控制Boost-PFC系統(tǒng)硬件設(shè)計32-58
• 3.1 Boost-PFC系統(tǒng)硬件設(shè)計總框架32-33
• 3.2 Boost-PFC功率主電路設(shè)計33-39
• 3.2.1 輸入端過流和過壓保護設(shè)計33-34
• 3.2.2 EMI濾波器設(shè)計34-35
• 3.2.3 整流橋的選型35-36
• 3.2.4 升壓電感設(shè)計36-38
• 3.2.5 整流二極管和功率開關(guān)管選型38-39
• 3.2.6 輸出濾波電容的設(shè)計39
• 3.3 Boost-PFC數(shù)字控制及其外圍電路的設(shè)計39-46
• 3.3.1 TMS320F2812主控芯片特點簡介39-41
• 3.3.2 MOSFET驅(qū)動電路設(shè)計41-42
• 3.3.3 采樣調(diào)理電路的設(shè)計42-44
• 3.3.4 輸入電壓過零檢測電路設(shè)計44-45
• 3.3.5 硬件保護電路設(shè)計45
• 3.3.6 LCD顯示模塊電路設(shè)計45-46
• 3.4 輔助電源的設(shè)計46-53
• 3.4.1 單端反激開關(guān)電源原理46-47
• 3.4.2 單端反激開關(guān)電源的電路設(shè)計47-51
• 3.4.3 單端反激電源變壓器設(shè)計51-53
• 3.5 系統(tǒng)電路設(shè)計仿真驗證53-57
• 3.5.1 APFC功率主電路仿真分析53-55
• 3.5.2 反激輔助電源仿真分析55-57
• 3.6 本章小結(jié)57-58
• 第4章 占空比預(yù)估控制Boost-PFC系統(tǒng)軟件設(shè)計58-70
• 4.1 Boost-PFC系統(tǒng)軟件設(shè)計總方案58-59
• 4.2 系統(tǒng)軟件的資源配置59
• 4.3 電壓環(huán)PID控制算法設(shè)計59-63
• 4.4 采樣算法設(shè)計63-66
• 4.4.1 采樣頻率的確定63
• 4.4.2 采樣模塊校正算法設(shè)計63-65
• 4.4.3 采樣模塊具體控制方案設(shè)計65-66
• 4.5 Boost-PFC系統(tǒng)主要程序流程66-69
• 4.5.1 系統(tǒng)主程序設(shè)計66-67
• 4.5.2 中斷服務(wù)子程序設(shè)計67-68
• 4.5.3 PID控制程序設(shè)計68-69
• 4.6 本章小結(jié)69-70
• 第5章 占空比預(yù)估控制Boost-PFC系統(tǒng)實驗結(jié)果與分析70-81
• 5.1 實驗平臺搭建70-72
• 5.2 主要實驗測試結(jié)果與分析72-80
• 5.2.1 反激輔助電源測試結(jié)果72
• 5.2.2 數(shù)字Boost-PFC系統(tǒng)測試結(jié)果72-80
• 5.3 本章小結(jié)80-81
• 第6章 結(jié)束語81-84
• 6.1 主要工作與創(chuàng)新點81-82
• 6.2 結(jié)論82-83
• 6.3 后續(xù)研究工作83-84
• 參考文獻84-88
• 致謝88-89
• 攻讀碩士學(xué)位期間從事的科研工作及取得的成果89

【參考文獻】

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本文編號：515175