基于DSP双向开关型无桥PFC变换器的研究

对一种新颖前沿的单相双向开关型AC/DC无桥PFC拓扑进行研究,采用数字化前馈补偿,改善传统双环输入电流畸变问题,通过引入该种MCM数字前馈占空比补偿,使得系统在负载全功率范围内,输入电流波形不受电感连断续下模型差异的影响,都能得到一个较好的PFC效果。对于外环电压带宽低,采用输出负载电流前馈,改善其动态性能。最后搭建1k W的无桥PFC样机,并在该平台上验证了该套方案的可行性。     

单相APFC数字控制的实现

本文针对传统单相功率因数校正数字控制的不足,分析了输入电压过零时输入电流产生畸变的原因,加入占空比前馈控制来解决并进行仿真对比分析,在此基础上基于DSP实现了占空比前馈和反馈同时调节的数字控制算法,额定输入PFC电路满载运行时效率可达0.99,THD小于2%。     

一种PFC变换器输入电压前馈控制方法

功率因数校正(PFC)变换器输入电压有效值前馈控制算法计算量大,且存在输入电流畸变现象。本文详细分析了PFC变换器输入电流在输入电压过零点附近产生畸变的原因,指出PFC变换器输入电流超前于输入电压是导致输入电流畸变的主要原因。通过一种输入电压前馈控制算法,简化了控制算法并提高了DSP的工作效率,改善了PFC变换器输入电流畸变现象。仿真结果证明了本文所提出的方法的有效性,特别是提高了PFC变换器对输入电压的响应速度。     

基于单周期控制的快速响应PFC变换器研究

提出了一种基于负载电流前馈与单周期控制技术相结合的快速负载动态响应功率因数校正(PFC)变换器控制策略。负载电流信号与传统输出电压反馈信号相乘并作为单周期控制载波信号,保证了PFC变换器具有快速的负载瞬态响应。此外,论文设计了两种自适应输出电流纹波补偿方法,有效抵消了负载电流前馈引入的输出二次纹波,减少了稳态下输入电流畸变。最后,基于单相Boost PFC电路,通过仿真与实验验证了所提控制方法的优越性。     

一种有源功率因数校正电流畸变抑制控制技术

为了减少风机驱动系统对电网造成的谐波污染,设计了一种带有功率因数校正功能的风机驱动器。在此项技术中,电流过零点畸变会影响功率因数校正的性能,为此提出了一种新的过零点畸变抑制方法并给出了理论证明和具体实现方式。采用占空比前馈补偿的数字控制,可以减小输入和输出电压对电感电流控制的干扰,从而使得输入电流能理想地跟踪输入电压。为了验证前馈补偿的效果,对输入阻抗进行分析进而说明了前馈补偿对电流相位超前的抑制作用。为得到准确的反馈电流,提出了一种电流采样方法,根据开关的占空比信息在一个PWM周期的两个不同时刻采样两次。文中所提出的方法可以有效抑制电流相位超前,减小电流过零点畸变,优化电流采样算法。仿真和实验结果都证明了所提出方法的正确性和有效性。     

基于数字双环控制的功率因数校正控制算法

提出一种基于数字控制的新型功率因数校正(PFC)控制算法。电流环采用改进的占空比控制,考虑数字控制特点加入电流项和电压项校正因子,并给出了电压项校正因子自适应算法;电压环采用具有前馈补偿的线性化比例—积分算法,引入输出电压滑动平均滤波法消除电压环对电流环的恶化影响以提升系统动态响应性能。文中以Boost电路PFC变换器为例阐明了算法的基本原理,搭建了基于数字信号处理器数字控制的千瓦级Boost电路PFC变换器硬件系统实验平台。仿真和实验均验证了算法可在宽输入电压、宽输出功率工作条件下实现接近单位功率因数的控制效果,输入电流总谐波失真低于5%,并且具有良好的快速动态响应性能。     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

全输入电压范围高功率因数脉冲序列控制DCM Boost PFC变换器

定占空比控制DCM Boost PFC变换器的开关管导通占空比固定,存在输入电流畸变,导致输入功率因数较低。为实现DCM Boost PFC变换器的单位功率因数,需要根据输入电压与输出电压调整占空比,由于运算复杂,低成本的数字控制难以实现。提出了一种DCM Boost PFC变换器的脉冲序列(pulse train,PT)控制方法,以离散化的方式拟合变占空比函数,运算量小,适用于采用低成本的数字控制芯片。实验结果表明,PT控制DCM Boost PFC变换器具有比定占空比控制DCM Boost PFC变换器更高的PF和更低的输出电压纹波。     

Buck变换器的全扰动观测补偿策略

无人驾驶船舶的服务器供电变换器在重载下容易引起输入滤波器谐振.分析了Buck变换器动态能量回馈引起谐振的作用机理,提出了一种基于全扰动观测补偿的电压振荡抑制策略.根据Buck变换器的输出电压、电感电流和占空比计算输入电压和负载电流的扰动量,并通过带通滤波器前馈到电流环中,改变Buck变换器在谐振频率附近的输入输出阻抗....     

无桥Boost PFC变换器变占空比控制方法的研究

电流断续模式(DCM)无桥Boost型功率因数校正(PFC)变换器具有开关管零电流开通、二极管零电流关断、开关频率固定的优点。通过分析DCM无桥Boost型PFC变换器的工作模态并推导其输入电流与功率因数(PF)的表达式,发现PF值随输入电压的增大而减小。针对该问题,提出了变占空比控制DCM无桥Boost型PFC变换器,采用拟合占空比的方法,推导出瞬时占空比的表达式。该方案实现了网侧电流与网侧电压同频同相,且具有低输出电压纹波与高效率等优点。仿真和实验结果都证明了该方法具有良好的性能,可满足运行要求。     

抑制输入扰动的Buck变换器控制方法

基于基本电压模式控制方法,提出了一种适于Buck变换器的改进控制方法.该方法用三角载波对输入电压进行调制作为前馈输入,结合终点预测方法,将RC补偿网络的影响旁路,使得输入扰动和参考变化直接反映到占空比变化上,并对该方法的有效性进行了定量分析.分析表明,占空比的变化由输入电压扰动和参考电压变化共同决定,输出电压的变化仅取...     

一种用于数控功率因数校正的占空比控制算法

功率因数校正技术存在开关周期内需要大量运算操作的问题,受数字控制器计算速度的影响,开关频率的提高受到限制;当负载和输入电压变化时,其调整能力不强.针对此问题提出一种应用于Boost功率因数校正电路中的占空比控制算法.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,并保证功率因数校正系统具有较快的动态响应速度和较高的稳定性.仿真结果表明,电路工作在开关频率为100 kHz的情况下,功率因数达到0.998以上,能够达到功率因数校正的目的.     

前馈型电压模式控制逆变器

在传统电压模式基础上,对单相全桥逆变器提出了一种前馈型电压模式控制方案,利用开关变换器稳态输入/输出占空比关系构造控制方程,引入输入电压前馈使得输入电压波动对输出无影响,同时在无积分反馈环节下输出电压就能稳定跟踪参考信号,避免了PID控制中积分项对系统性能的影响,控制实现上则采用输入电压积分电路求解控制方程中的开关占空比。进行了性能分析并与传统PID控制逆变器的模型比较,理论分析表明前馈型电压模式控制逆变器具有稳态跟踪性能好、抗输入电压扰动以及对负载跳变动态响应好的优点。仿真对比和实验验证的结果表明理论分析的正确性和前馈型电压模式控制的有效性。所提控制方案具有控制简单、模拟电路容易实现的优点,便于实际应用。     

一种适用于航空DC/DC变换器短路限流的控制策略

针对航空变换器在负载短路时需要输出3倍额定电流的要求,提出了一种适用于航空DC/DC变换器短路限流的控制策略。在传统电压-电流双环控制DC/DC变换器的基础上,引入输出电压前馈控制,即将输出电压作为前馈信号,与电流控制器的输出信号相加共同作为调制信号与三角载波交截。通过合理设计前馈系数,保证电流控制器的输出电压在负载短路前后基本保持不变,旁路了PI补偿网络的延时影响,使得短路瞬间占空比即时修正,有效抑制了短路瞬间的电流冲击。小信号建模分析表明,输出电压前馈的引入基本不会影响原双环控制系统的稳态和动态性能。仿真和实验均验证了该控制策略的有效性。     

基于复合控制的电力电子变压器控制策略研究

在电力电子变压器（PET）中,针对高频变压器连接的输入级与输出级的变换器,现有的调制方法由电压、电流矢量计算和占空比组成,使得控制策略太复杂。在本文中,提出了一种复合控制应用在整个系统中,复合控制器由前馈解耦控制和智能预测控制两部分组成。前馈控制将基于PET系统中的交叉耦合电势进行完全解耦,然后智能预测控制通过的离散模型来预测电路变量,确保交流输出的电流参考值最接近前馈项的估计值。并且在下一个采样周期,选择最合适的开关状态来驱动功率器件。对系统输入和输出之间的不同电压幅值以及负载功率的变化进行仿真实验,仿真结果表明能够改善系统的稳态性能以及抗干扰能力,并得到单位功率因数运行,研究表明了所提出方法的正确性和有效性。     

控制关断时间的峰值电流模式准PWM控制方法

为使采用峰值电流模式控制方法的电流环在不做斜坡补偿的情况下能在很宽的占空比范围内稳定工作,文中提出了控制关断时间的峰值电流模式准PWM控制方法.该方法通过输入输出电压或占空比的反馈独立控制关断时间以维持开关周期的恒定,并使电流环电感电流扰动偏差无法再逐周期传递,从而消除了次谐波振荡的可能.由于峰值电流限值本身的纠偏作用,电流环电感电流的扰动偏差在单周期内即可被消除,动态调节时间极短,因此应用此方法的电流环具有高度的稳定性和快速性.仿真与实验结果验证该控制方法及其分析的正确性.     

基于PDC控制策略的APFC技术

分析了单相有源功率因数校正技术的原理及数字式控制现状,在此基础上提出了基于参考电流、电感电流、输入电压和参考电压的并联占空比控制的单相功率因数校正策略.改变了传统的电压电流双闭环控制策略.采用并联的电流闭环和电压闭环来控制输出电压和相位跟踪,传统占空比相应地被分为2个独立的电流占空比和电压占空比.在PSPICE环境下结合单相AC/DC拓扑进行了电路仿真,结果表明系统输入侧获得了单位功率因数,从而验证了控制策略的可行性.设计了单相AC/DC系统主电路和基于DSP的硬件控制电路,并采用C语言编程实现了单相AC/DC系统的功率因数校正功能.此外,考虑到电感电流的尖峰干扰等现象,采用了电感电流中点检测法使检测点远离开关噪声,保证了电感电流检测的准确性.仿真和实验结果基本一致,实现了系统输入侧的单位功率因数,并获得了期望的直流输出电压值.     

高功率因数三相单管Boost PFC变换器

三相单管Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复、开关频率恒定、控制简单、成本低等优点,适用于中低功率场合。但在工频周期内占空比恒定,尤其在输入电压较高时,输入电流谐波含量较大、功率因数(power factor,PF)相对较低。分析三相单管Boost PFC变换器的PF值。在此基础上,提出变占空比控制的方法,从而降低输入电流谐波、提高PF值。为了简化电路实现,进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。完成一台3kW的原理样机,进行实验验证,实验结果验证了理论分析和参数设计的正确性。     

并联有源电力滤波器预测电流跟踪控制PWM技术

并联有源电力滤波器预测电流跟踪控制方法,根据其电路结构及电流跟踪特点,延展传统滞环跟踪控制思想,以数字化的方式单步预测滞环宽度、单步预测脉冲宽度调制(PWM)信号占空比,实现可控功率开关器件以固定的开关频率工作,优化了三相桥式逆变器,并保证补偿电流在一定的误差范围内跟踪指令电流信号的变化,达到滤除谐波、补偿无功的目的。通过数字仿真实验,表明此方法是可行有效的。