一种单相合成三相APFC拓扑的研究

论文摘要

目前三相PFC的实现方式大多是以数字技术来实现的,用模拟方式实现三相技术的最简单有效的方式是用单相PFC芯片来实现三相功能,但它的难点在于三相间的耦合难以完全消除,最常用的方式是在每个单相PFC后面加一个隔离变压器,然后再将输出并联,这种方式成本昂贵,所用器件繁多,难以推广。本论文以一种单相合成三相APFC拓扑为研究对象,由于三相间耦合问题难以解决,该拓扑通过一个自耦变压器将三相变为两相,然后通过对单相PFC拓扑加上分离元件和应用交错PWM技术可以完全消除三相间耦合,这是该拓扑的优点,本文通过对其原理的分析和研究,对这种单相合成三相的APFC拓扑进行了实现。鉴于单相PFC芯片在对单相PFC拓扑加上分离元件之后无法正常工作的情况,通过对其原理的分析,应用一种小功率隔离变压器加整流桥结构解决了加分离元件后单相PFC中取电压信号与单相芯片不共地的问题;应用差分放大器解决了电流采样信号与芯片不共地的问题;应用变压器隔离驱动方式解决了芯片输出PWM信号与开关管不共地的问题,通过实验实现了加分离元件后单相Boost拓扑的功率因数校正。鉴于单相PFC芯片内部载波固定而无法实现交错PWM技术的问题,提出了外加载波技术,并用它实现了交错PWM技术,通过实验验证了外加载波技术的可行性。通过对芯片载波信号的检测和实验分析,得到了能够满足芯片正常工作的载波信号的幅值范围和载波形状。并用模拟方式设计了交错PWM技术所需要的交错三角波。最后通过30瓦小功率三相PFC实验,验证了用单相实现三相PFC理论的正确性和可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景和意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.3 单相合成三相PFC难点分析
• 1.4 本论文研究内容
• 第2章 单相合成三相APFC拓扑原理研究
• 2.1 引言
• 2.2 单相合成三相拓扑原理研究
• 2.3 三相间耦合情况分析
• 2.3.1 普通Boost拓扑合成三相的耦合分析
• 2.3.2 加分离元件后单相合成三相的耦合分析
• 2.3.3 交错PWM技术原理分析
• 2.4 单相PFC控制原理研究
• 2.5 本章小结
• 第3章 加分离元件后单相PFC的研究与实现
• 3.1 引言
• 3.2 小功率单相PFC设计与实现
• 3.2.1 小功率单相PFC主电路参数及外围参数设计
• 3.2.2 小功率单相PFC实验结果与分析
• 3.3 大功率单相PFC实现
• 3.3.1 大功率单相PFC参数设计
• 3.3.2 大功率单相PFC实验结果与分析
• 3.4 加分离元件后的单相PFC原理分析与实现
• 3.4.1 加分离元件后的单相PFC原理研究
• 3.4.2 加分离元件后的单相PFC硬件实现
• 3.4.3 加分离元件后小功率单相PFC实验结果与分析
• 3.5 本章小结
• 第4章 交错PWM技术的实现
• 4.1 引言
• 4.2 外加载波技术原理分析
• 4.3 外加载波技术硬件实现
• 4.4 交错三角波的实现
• 4.4.1 信号变换的原理
• 4.4.2 交错三角波设计与实现
• 4.5 本章小结
• 第5章 单相合成三相APFC的实现
• 5.1 引言
• 5.2 变压器实验验证
• 5.3 小功率三相PFC实验
• 5.4 小功率三相PFC实验结果分析
• 5.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢