基于Boost的单相数字平均电流法PFC的研究

论文摘要

提高功率因数是解决电力电子装置谐波污染,提高电网可靠性和电能质量的有效途径。随着数字控制技术的不断发展,越来越多的控制策略通过数字信号处理器(DSP)得以实现。采用数字信号处理器实现PFC的数字化控制正成为当前研究的热点。本文对数字平均电流控制的APFC进行了研究和应用,主要内容如下:(1)设计了数字平均电流法的电压环和电流环控制器。仿真和实验分析了DSP的延迟对环路设计的影响。此外,还分析并改善了源跳变和负载跳变时较差的动态性能。(2)设计了一种数字平均电流控制采样的方法,仿真结果表明,该采样方法可以改善数字控制输入电流的THD。本文具体分析了输入电流过零点时发生超调的原因,并提出了抑制过零点超调的办法。(3)建立了带有前馈的平均电流控制和预测占空比控制的仿真模型,仿真比较了无前馈的平均电流法和带前馈的平均电流法的THD,分析了预测占空比控制的优缺点。(4)设计了基于Boost拓扑的数字控制APFC的整体系统。实验结果表明输入电流THD为3.8%。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题来源背景及意义
• 1.2 国内外的研究现状及分析
• 1.2.1 目前PFC技术分类
• 1.2.2 不连续导电（DCM）控制模式
• 1.2.3 连续导电（CCM）控制模式
• 1.2.4 数字控制方案
• 1.3 本文主要研究内容
• 第2章 数字平均电流法控制器设计
• 2.1 引言
• 2.2 基于 Boost 的数字平均电流法 APFC 原理
• 2.3 BOOST主电路模型
• 2.3.1 主电路大信号模型的建立
• 2.3.2 主电路小信号模型的建立
• 2.4 电流环控制器设计
• 2.4.1 电流环控制策略
• 2.4.2 电流环控制器的确定
• 2.4.3 DSP延迟环节的抑制
• 2.5 电压环控制器的设计
• 2.6 控制器动态跳变的改进
• 2.6.1 输入源跳变动态性能改善
• 2.6.2 输出负载跳变动态性能改善
• 2.7 本章小结
• 第3章 数字平均电流法降低THD的方法研究
• 3.1 引言
• 3.2 输入电流过零点超调分析
• 3.2.1 过零点超调原因仿真分析
• 3.2.2 过零点超调的抑制
• 3.3 数字采样对输入电流THD的影响
• 3.3.1 平均电流法的谐波分析
• 3.3.2 数字平均电流法与模拟平均电流法采样比较
• 3.3.3 数字采样的改进
• 3.4 本章小结
• 第4章 平均电流法与其他数字PFC的比较
• 4.1 引言
• 4.2 与带前馈的平均电流法的比较
• 4.2.1 带前馈的平均电流法控制原理
• 4.2.2 仿真模型的建立
• 4.2.3 带反馈的平均电流法的仿真比较
• 4.3 预测占空比控制的仿真比较
• 4.3.1 控制原理
• 4.3.2 仿真模型的建立
• 4.3.3 仿真分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 数字平均电流法APFC的系统设计
• 5.1 引言
• 5.2 数字化PFC电路整体设计
• 5.3 主电路主要元器件参数选择
• 5.3.1 主电路电感感量的确定
• 5.3.2 输出电容的确定
• 5.4 电感电流采样电路设计
• 5.5 输入电压采样电路设计
• 5.6 系统的软件设计
• 5.7 实验结果
• 5.8 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢