数字化三相功率因数校正（PFC）技术的现状及发展趋势

通过阐述几种三相有源功率因数校正电路的拓扑,并结合数字控制技术、高频PWM整流技术和多电平技术,分别介绍了三相单开关数字功率因数校正电路、三相双开关数字功率因数校正电路、三相三开关数字功率因数校正电路、三相六管高频整流电路以及三相三电平数字化高功率因数整流器的总体数字控制方案。在此基础上,指出了数字化三相高功率因数整流器的发展趋势。     

三相高功率因数整流器的研究现状及展望

介绍了三相高功率因数整流器的几种主要拓扑--三相单开关功率因数校正电路、三相/三开关/三电平PWM(VIENNA)整流器、三相全桥功率因数校正电路等,特别地关注三相/三开关/三电平PWM(VIEN-NA)整流器,并对每种拓扑的特性、优点及其不足进行了分析,通过比较研究指出了三相PFC的发展趋势.     

数字化三相功率因数校正技术的现状及发展趋势

通过阐述几种三相有源功率因数校正(PFC)电路的拓扑,并结合数字控制技术、高频脉冲宽度调制(PWM)整流技术和多电平技术,分别介绍了三相单开关数字式PFC电路、三相双开关数字式PFC电路、三相三开关数字式PFC电路、三相六管高频整流电路和三相三电平数字式高功率因数整流器的总体数字控制方案.在此基础上,指出了数字式三相高功率因数整流器的发展趋势.     

单级隔离型单开关三相高功率因数整流器

本文分析了用一只功率开关管来操作三相电路实现高功率因数，组成隔离型单级整流器的电路拓扑。分析了输入电压正弦波、对称情况下，实现高功率因数、低输出纹波的机理，及计算机PSPICE仿真结果等。     

采用三电平电压型PWM整流器的地铁牵引供电系统

提出了一种基于三电平电压型PWM整流器的新型地铁牵引供电系统(1500VDC),具有节能效果好、功率因数高、谐波含量小等优点,且易于采用模块化和冗余设计.论文重点介绍了变流系统的主电路拓扑、并联控制策略和三电平整流器控制策略,最后给出仿真及实验结果.     

一种高功率因数的晶闸管多脉整流器

为了提高高功率大电流的相控型晶闸管多脉整流器在不同负载情况下的功率因数,提出了一种新型变拓扑结构的多脉整流器。2个三相晶闸管整流桥分别与二极管并联,通过调整串接在2个二极管之间的开关,使得2个整流桥组成的电路可以在串联或并联模式自由切换。拓扑结构的自由切换使整流器在运行中避免晶闸管触发角趋近90°的深控模式,从而获得功率因数的提高。采用电流峰值预测控制方法实现多个电路模式的并行计算,再依据电路所处的状态选择合理的控制决策。该方法提高了整流器对电流指令的动态响应,更重要的是消除了电路结构切换过程中的电流突变。仿真和实验结果验证了该装置变拓扑结构的瞬态过程快速平稳。与传统的多脉整流器相比,变拓扑结构整流器在轻负载的情况下提高功率因数的效果显著,实验给出了在不同功率负载下功率因数提高的具体实验数据。     

单周控制无源无损软开关高功率因数整流器

功率因数校正(PFC)是治理谐波的一种有效方法.设计了一种新型高效单相Boost高功率因数整流器,主电路在传统的Boost电路中加入无源无损软开关网络,在不改变电路原有工作原理、模式的情况下降低了du/dt和di/dt,提高了电路效率.控制电路采用IR1150作为主控芯片,简化了PFC电路的设计并缩小了装置体积.分析了单周期控制的功率因数校正原理与无源无损网络的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计.设计了一种新型薄铜带工艺绕制的带中心抽头的三点式电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升.250 W的样机试验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,实现了开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断.     

基于电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统

提出一种基于三相电压型PWM整流器的新型轻轨牵引供电系统,具有节能效果好、功率因数高、谐波含量小及电压稳定性好等优点,并且易于模块化和冗余设计.重点介绍了变流系统的主电路拓扑、PWM整流器的控制策路、并联控制策略和错时矢量调制(ISVM)技术.仿真和实验结果表明该系统可行.     

高压三相PFC整流电路的研究

为了得到输出稳定、开关耐压力小并且功率因数高的大功率三相整流器,对三相VIENNA型PFC电路拓扑进行了研究,对VIENNA整流器的原理进行了调查,根据原有的控制理念,在其控制方面采用了区间控制结合滞环控制法来控制整个电路。在整个系统方案设计完毕后,搭建Matlab模型对所设计的电路进行仿真,由仿真结果可以看到系统的输出为稳压输出,开关器件的耐压力为输出电压的一半,输入功率因数为1,并且做了一些小样机对系统所采用的控制进行了验证。     

基于IR1150的单相高功率因数整流器设计与实现

设计了一种新型单相高功率因数整流器,控制电路采用基于单周期控制的电流连续模式(CCM),功率因数校正芯片IR1150作为主控芯片,无需传统功率因数校正(PFC)电路所需的乘法器、输入电压采样以及固定的三角波振荡器,简化了PFC电路的设计并缩小了装置体积。分析了系统的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块如升压储能电感、输出电容、电流环与过电流保护、电压环与输出过电压保护、电磁干扰(EMI)滤波器和噪声干扰的抑制等进行了详细分析与设计。在升压储能电感设计中,采用了一种新型薄铜带工艺绕制的Boost储能电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了Boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升。500W的样机实验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.994。     

基于DSP控制的低压大电流开关电源设计

设计了一款DSP控制的全数字化低压大电流开关电源。详细分析了主电路、恒压恒流控制策略和死区时间设定等电路,并针对桥式变换器桥臂直通问题,提出了一种抗干扰的驱动电路设计。最后在实验室制作的3k W(15V/200A)电源验证了电路设计的可行性,给出了详细的实验波形和数据,对开关电源设计工程师有一定的借鉴作用。     

A High‐Frequency Cycloconverter Based on a Phase‐Shift Control Method

This paper proposes a new control method for a high‐frequency cycloconverter consisting of two half‐bridge inverters and a series–resonant circuit. This cycloconverter acts as an ac‐to‐ac direct power conversion circuit without any dc stage. This circuit does not require a diode bridge rectifier, and thus, can be used to reduce forward voltage drops and power losses in the diodes. A new phase‐shift control method is proposed to regulate the capacitor voltage in each half‐bridge inverter and to achieve zero‐voltage switching. The proposed phase‐shift control is theoretically discussed and is also verified by an experimental circuit consisting of superjunction power MOSFETs. As a result, the proposed high‐frequency cycloconverter exhibits a good power conversion efficiency as high as 97.7% at the rated power of 1.3 kW.     

大功率DBD型臭氧发生器电源的研制

介绍了一种用于臭氧发生器工业装置的供电电源.给出了电源的主电路、控制电路和驱动电路设计过程.电源主电路由IGBT构成的H桥式电路组成;控制电路由集成锁相环CD4046构成;驱动电路采用了智能集成驱动器2SD315A.设计出的臭氧发生器电源能满足大功率臭氧发生装置的要求,装置现场运行稳定可靠.     

负载对CT取能的影响分析及实验研究

随着智能电网的发展,诸多监测设备被应用在电力系统之中。研究在线监测设备的供电问题受到很多学者关注。对使用纳米晶铁芯和硅钢铁芯的取电线圈进行了实验,验证了使用纳米晶铁芯的线圈在接阻性负载情况下能够获取更大功率的特性,讨论了取电线圈接桥式整流加电容滤波电路后的输出特性,设计了一种功率控制电路,在高压线路电流较大时能够限制取能线圈的输出功率,从而防止后续电路过压,同时抑制铁芯的饱和,并通过实验验证了电路的有效性。     

混合型有源电力滤波器中输出滤波器的研究

在混合型有源电力滤波器中,输出滤波器起着抑制逆变器开关纹波和保证系统稳定可靠运行的重要作用。针对这两种功能,首先从抑制开关纹波作用中限定了输出滤波器的参数范围;然后通过建立整个系统的数学控制模型,从保证系统控制稳定性的角度对输出滤波器参数进行设计。在此基础上,为了获得一个经济、可靠,适合高压大功率应用的混合型有源电力滤波器,提出了一种新型输出滤波器阻尼控制策略,解决了传统输出滤波器参数设计中阻尼电阻损耗过大的问题。实验结果表明,该分析方法和控制策略能使混合型有源电力滤波器更加可靠、节能和适合大功率应用。     

一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路工作特性研究

该文首先分析了单级功率因数校正(PFC)电路中普遍存在的储能电容电压过高的问题。在此基础上，该文提出了一种全新的临界工作模式下的单级功率因数校正电路，在对PFC变换器及：DC／DC变换器的临界条件进行了数学解析后，得出了电路工作状态的精确解并提出了控制储能电容电压的临界点工作方式。该电路在利用普通控制芯片实现较高功率因数的同时，有效地控制了储能电容的电压值，降低了开关应力，提高了电路的稳定性。同时文章还分析了单级：PFC电路中的电流畸变特性，得出PFC电路的功率因数表达式。最后实验验证了该文数学推导的正确性和控制策略的实用性。     

基于单周期控制的双频Boost功率因数校正变换器

在传统高频Boost PFC变换器的基础上叠加低频单元,提出了一种基于单周期控制技术的双频Boost PFC变换器。在提高系统性能的同时,提高变换器的效率,适用于大功率场合的应用;控制方式采用单周期控制,简化了控制电路。试验结果表明：该变换器具有较高的功率因数和转换效率,验证了理论分析的正确性。     

DBD型臭氧发生器电源的研制

研制了一款介质阻挡放电（DBD）型臭氧发生器用的高频电源。分别给出了本电源的主电路以及控制电路等主要组成部分的电路。重点讨论了该电源缓冲电路参数的选择,根据已有的经验公式对吸收电路参数进行了估算,通过试验对电源工作半个周期内的电压电流进行了分析,在分析基础上对缓冲电路估算参数进行了必要的调整,给出了电源缓冲电路参数选择的方法。     

电流型高频链AC-AC变换器

提出电流(Boost)型高频链AC-AC变换器电路结构与拓扑族,它是由输入滤波器、储能电感、输入周波变换器、高频变压器、输出周波变换器和输出滤波器依序级联构成。深入分析研究了这类变换器的原理特性与控制策略,提出并有效解决变换器启动时储能电感的磁饱和问题及高频变压器漏感引起的电压尖锋现象,给出这类变换器的仿真和原理试验。研究结果表明,这类变换器具有电路拓扑简洁、高频电气隔离、双向功率流、变换效率高、网侧功率因数高、负载适应能力强、负载短路时可靠性高等优点。     

一种新型高功率因数直流电源

提出了一种新型的高功率因数直流电源,在对电路的主要工作原理的分析当中,介绍了电路的两种工作模态,并且作了详细的比较;通过理论演算和对电路仿真结果的分析,证实了该电路功率因数高的特点。与目前常采用的Boosts功率因数校正电路比较,该电路改善了开关管的电压应力,使开关管不易损坏,同时还具有结构简单,效率高,开关管损耗小,性能稳定等优点。