基于DSP数字控制的有源功率因数校正技术的研究

论文摘要

随着电力电子技术飞速的发展,开关电源等电力电子产品已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。目前,电力电子装置已成为电网最主要的谐波污染源之一。无源功率因数校正技术已经不能满足现行标准对电网电流谐波限制的要求,促使有源功率因数校正技术取得了长足的进步。数字控制技术因其可重复性、可移植性、可靠性等优点,已经成为有源功率因数校正技术的主要研究方向之一。针对数字控制功率因数校正技术在动态响应和稳定性方面的不足,本文研究了一种应用于Boost PFC电路中的新型占空比控制算法,该算法不仅可以使电流环和电压环两方面的计算同时进行,而且运算操作大大减少。当负载和输入电压发生阶跃变化时,算法通过引入输出纹波电压和前馈输入电压来补偿每个开关周期的占空比,保证了输入电流仍是良好的正弦波形,实现了PFC系统动态响应速度快和稳定性高的特点。为实现该控制算法,本文对数字控制PFC系统进行了硬件设计。采用了基于无损吸收网络的软开关Boost电路作为主拓扑结构。设计了包括输入滤波电路、主电路、软开关电路、驱动电路、信号调理电路、控制电路及辅助电源在内的各部分硬件电路,并对PFC系统进行了软件设计。通过Matlab仿真,验证了控制算法与电路设计的正确性。最后,完成了系统样机的制作,进行了低压实验,初步取得了预期效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 功率因数校正技术的发展与现状
• 1.2.1 PFC 控制算法的研究现状
• 1.2.2 采样算法的研究现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 第2章 新型占空比PFC 算法的研究
• 2.1 数字化有源功率因数校正技术
• 2.2 新型占空比控制算法的理论推导
• 2.3 新型占空比控制算法的完善
• 2.3.1 输出纹波电压检测
• 2.3.2 前馈输入电压补偿
• 2.4 本章小结
• 第3章 APFC 系统硬件设计
• 3.1 输入滤波电路设计
• 3.1.1 滤波电路原理及分析
• 3.1.2 滤波电路元件参数选择
• 3.2 主电路设计
• 3.2.1 主电路原理及分析
• 3.2.2 主电路元件参数选择
• 3.3 软开关电路设计
• 3.3.1 软开关原理及分析
• 3.3.2 软开关电路元件参数选择
• 3.4 开关管驱动电路设计
• 3.5 采样信号调理电路设计
• 3.6 控制电路设计
• 3.7 辅助电源设计
• 3.8 本章小结
• 第4章 APFC 系统软件设计
• 4.1 APFC 系统软件的设计
• 4.2 PWM 波形的生成
• 4.3 APFC 系统软件的运行流程
• 4.4 本章小结
• 第5章 仿真及实验结果与分析
• 5.1 系统仿真结果与分析
• 5.2 系统实验结果与分析
• 5.3 系统存在的问题及改进
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文
• 致谢