软开关功率因数校正技术的研究

论文题目: 软开关功率因数校正技术的研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 电力电子与电力传动

作者: 冯波

导师: 徐德鸿

关键词: 复合有源箱位,最小电压有源箱位,零电压,软开关,单相,三相,功率因数校正

文献来源: 浙江大学

发表年度: 2005

论文摘要: 大多数电力电子装置通过整流器与电网接口,而传统的二极管或晶闸管整流装置会产生大量的谐波电流,对电网造成污染。许多国家和国际组织相继制定了一系列限制用电设备谐波的标准。有源功率功率因数校正技术能够有效的消除整流装置的谐波,因此具有广泛的应用前景。 中大功率有源功率因数校正电路一般工作在连续导电模式,这样开关的电流应力比较小,但是存在严重的二极管反向恢复问题。二极管的反向恢复会引起较大的损耗和电磁干扰,限制了变换器功率密度的提高。 本文提出了应用于单相功率因数校正领域的复合有源箝位和最小电压有源箝位电路,这两种有源箝位电路能够有效的抑制二极管的反向恢复,并且实现所有开关的零电压开关。此外,还消除了传统有源箝位电路中存在的寄生振荡的问题。本文给出了两种拓扑结构的理论分析和设计方法。针对Intel等公司对于下一代计算机服务器电源的要求,研制了两台分别采用复合有源箝位和最小电压有源箝位的单相1kW功率因数校正变换器。 本文总结在单相领域提出的复合有源箝位变换电路和最小电压有源箝位变换电路的本质,提出了复合有源箝位和最小电压有源箝位软开关技术,得到了一族复合有源箝位和最小电压有源箝位变换基本单元。将其应用到硬开关的单相PFC中,得到了多个单相复合有源箝位和最小电压有源箝位软开关PFC电路。本文将复合有源箝位和最小电压有源箝位技术拓展到三相PFC中,得到了多个复合有源箝位和最小电压有源箝位三相PFC变换器。 为了减少三相软开关PFC电路中辅助开关的数目,提出了简化的复合有源箝位和最小电压有源箝位三相PFC变换器。并提出与简化的两类有源箝位软开关三相PFC电路相配合的改进的空间矢量调制方法。论文以复合有源箝位三相Boost型PFC为例,进行了深入研究,并研制了一台采用DSP控制的三相复合有源箝位Boost型PFC,变换器中所有的开关都实现了零电压开关,开关的电压应力较低,变换器具有较高的效率。 理论分析和实验结果证明复合有源箝位和最小电压有源箝位是两类有前途的适用于功率因数校正的软开关技术。

论文目录:

摘要

Abstract

目录

第一章 绪论

1.1 前言

1.1.1 谐波的产生和危害

1.1.2 功率因数和谐波的定义以及谐波标准

1.1.3 解决谐波污染的措施

1.2 单相功率因数校正电路拓扑结构发展概况

1.2.1 单相硬开关PFC发展概况

1.2.2 单相软开关Boost PFC综述

1.3 三相功率因数校正电路拓扑结构发展概况

1.3.1 硬开关三相PFC发展综述

1.3.2 软开关三相PFC发展综述

1.4 新型有源箝位软开关功率因数校正技术研究内容及意义

1.4.1 功率因数校正电路研究中的一些关键问题

1.4.2 本文研究的意义

1.4.3 本文的主要工作

第二章 复合有源箝位Boost PFC变换器

2.1 分布式电源系统中的PFC变换器

2.2 传统有源箝位Boost PFC变换器

2.3 复合有源箝位Boost PFC变换器

2.3.1 复合有源箝位Boost PFC变换器工作原理分析

2.3.2 复合有源箝位Boost PFC的稳态分析

2.4 1kW复合有源箝位PFC变换器的实验

2.4.1 电路参数的选择

2.4.2 驱动波形的产生

2.4.3 实验结果

2.5 本章小结

第三章 最小电压有源箝位Boost PFC变换器

3.1 传统与复合有源箝位PFC变换器的缺点

3.2 最小电压有源箝位Boost PFC变换器

3.2.1 最小电压有源箝位Boost PFC变换器工作原理分析

3.2.2 最小电压有源箝位Boost PFC的稳态分析

3.3 1kW最小电压有源箝位PFC变换器的实验

3.3.1 电路参数的选择

3.3.2 实验结果

3.4 本章小结

第四章 有源箝位软开关技术的应用拓展

4.1 两类有源箝位变换的基本单元

4.2 基本变换单元在三相电路中的拓展

4.3 本章小结

第五章 复合有源箝位ZVS三相Boost PFC变换器

5.1 硬开关三相六开关PFC变换器的优缺点

5.2 适用于复合有源箝位三相PFC的改进的空间矢量调制

5.2.1 电压空间矢量脉宽调制原理

5.2.2 电压空间矢量产生的顺序

5.2.3 改进的电压空间矢量调制方法

5.3 复合有源箝位ZVS三相PFC理论分析

5.3.1 工作阶段分析

5.3.2 稳态分析

5.4 本章小结

第六章 DSP控制的复合有源箝位ZVS三相PFC变换器

6.1 三相六开关PFC变换器的数学模型

6.2 改进的空间矢量调制的算法

6.3 DSP控制的复合有源箝位ZVS三相PFC

6.4 复合有源箝位ZVS三相PFC实验结果

6.5 本章小结

第七章 总结与展望

附录 实验装置图片

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文

致谢

发布时间: 2005-07-14

参考文献

• [1].软开关三相PWM变流技术研究[D]. 屈克庆.上海大学2005
• [2].谐振软开关PWM功率变换器及其非线性特性分析[D]. 贺昱曜.西北工业大学1999
• [3].点焊逆变电源软开关及模糊神经网络控制研究[D]. 张勇.西北工业大学2006
• [4].Boost型功率变流器有源软开关拓扑技术研究[D]. 姚刚.浙江大学2007
• [5].组合式三电平直流变换器及其软开关技术[D]. 刘福鑫.南京航空航天大学2007

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