高功率因数开关电源的研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展，开关电源的需求越来越大，对高性能、高功率因数开关电源的要求也越来越高，但传统开关电源输入电路普遍采用全桥二极管整流，输出端接较大的滤波电容，这种电路虽然技术成熟，简单可靠、成本低，但存在输入电流谐波含量大，功率因数低的问题，造成了严重的电网“污染”和能源浪费。针对这些问题，论文以高功率因数开关电源作为研究对象，对PWM整流技术进行了深入的研究，并将其应用到开关电源电路中，用PWM整流电路代替传统的二极管整流电路来提高开关电源的功率因数。本文首先对高功率因数开关电源的前级——单相电压型PWM整流电路的工作原理和控制策略进行了分析，系统采用固定开关频率的三角波比较的直接电流控制方式，为降低整流电路中输入电流的畸变，提出了基于补偿输出纹波电压的控制策略；其次对高功率因数开关电源的后级——DC-DC功率变换电路进行了工作原理分析和拓扑选择；接着对高功率因数开关电源的两级进行了详细的电路设计，设计了一套具有两路输出的40W的高功率因数开关电源装置。本文采用Matlab7.6和Saber2007两种仿真软件分别对单相电压型PWM整流电路和DC/DC功率变换电路进行了仿真，并与目前采用的APFC技术设计的高功率因数开关电源进行了比较，验证了基于PWM整流技术的高功率因数开关电源能更好地实现提高功率因数、减少谐波污染、安全可靠、绿色环保的目标，论文所进行的部分实验证明了PWM脉冲控制的合理性和正确性，具有一定的理论意义和实用价值。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 立题背景及研究意义
• 1.2 开关电源的发展历程、研究现状及发展趋势
• 1.2.1 开关电源的发展历程
• 1.2.2 开关电源的研究现状和发展趋势
• 1.3 开关电源基本构成及工作原理
• 1.4 传统开关电源存在的问题及其解决方法
• 1.5 本课题的研究内容及章节安排
• 1.6 本章小结
• 2 单相电压型 PWM 整流电路的工作原理及控制策略
• 2.1 单相 PWM 整流电路的拓扑结构分析
• 2.1.1 单相电压型 PWM 整流电路
• 2.1.2 单相电流型 PWM 整流电路
• 2.2 单相全桥电压型 PWM 整流电路工作原理分析
• 2.3 单相电压型 PWM 整流器的控制策略
• 2.3.1 间接电流控制
• 2.3.2 直接电流控制
• 2.4 单相电压型 PWM 整流电路的 SPWM 分析
• 2.4.1 采用开关函数描述的一般数学模型
• 2.4.2 单极性 SPWM 调制及波形分析
• 2.4.3 单相 PWM 整流器控制系统
• 2.5 本章小结
• 3 DC-DC 变换电路的工作原理
• 3.1 DC-DC 变换电路的分类
• 3.2 隔离型 DC-DC 变换电路拓扑结构
• 3.2.1 正激型电路
• 3.2.2 反激型电路
• 3.3 本文采用的 DC-DC 变换电路结构
• 3.4 本章小结
• 4 高功率因数开关电源的设计
• 4.1 设计要求
• 4.2 单相电压型 PWM 整流器的设计
• 4.2.1 主电路参数设计
• 4.2.2 DSP 控制系统的硬件设计
• 4.2.3 DSP 控制系统的软件设计
• 4.3 DC-DC 功率变换电路的设计
• 4.3.1 功率变换主电路的设计
• 4.3.2 控制电路的设计
• 4.3.3 输出电路的设计
• 4.4 本章小结
• 5 高功率因数开关电源电路仿真与分析
• 5.1 单相电压型 PWM 整流器的电路仿真
• 5.1.1 Matlab 仿真软件简介
• 5.1.2 系统仿真模型
• 5.1.3 单相电压型 PWM 整流器仿真结果与分析
• 5.2 传统 APFC 的电路仿真
• 5.2.1 Saber 仿真软件简介
• 5.2.2 仿真结果与分析
• 5.3 单相 PWM 整流电路与 APFC 电路的比较
• 5.4 DC-DC 电路 Saber 仿真结果与分析
• 5.5 实验结果
• 5.5.1 单相 PWM 整流电路实验
• 5.5.2 单相 APFC 电路实验
• 5.6 本章小结
• 6 结论与展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集