三相单管Boost PFC变换器的变频控制方法研究

三相单管Boost功率因数校正(PFC)变换器工作在电感电流断续模式(DCM),以实现PFC。开关频率恒定,在工频周期内,如果占空比保持不变,其PF值相对较低,输入电流含有丰富的5次和7次谐波。本文提出一种变频控制方法,使变换器工作在临界导通模式。与传统定频控制相比,可以有效提高功率因数,降低输入电流谐波。     

电流断续模式Boost功率因数校正变换器的变占空比控制

DCM Boost PFC变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复和开关频率恒定等优点,但是当在半个输入周期内占空比恒定时,其输入功率因数较低。本文推导了DCM Boost PFC变换器的输入电流和PF值的表达式,并提出一种变占空比控制的方法,可以在全输入电压范围内将PF值提高到接近于1。为了简化电路实现,本文进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提出的变占空比控制方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

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。     

三态Boost PFC变换器的高功率因数和轻载效率提升方法研究EI北大核心CSCD

工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制自由度的特点,从变换器的输入电流表达式出发,提出一种三态Boost PFC变换器的变占空比正弦参考电流控制方法,采用变占空比控制变换器的主开关管,正弦参考电流控制续流开关管,并对变换器参数和控制环路进行设计。相比于传统解耦控制的,变占空比正弦参考电流控制的三态Boost PFC变换器具有更高的功率因数,同时也具有快速动态响应与宽负载范围的优点。在此基础上,针对三态Boost PFC变换器轻载效率低的问题,提出混合模式控制方法提升其轻载效率。最后,通过一台400W的实验样机验证理论分析。     

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。     

变导通时间控制临界连续模式反激PFC变换器

提出了一种变导通时间(variable on-time,VOT)控制临界连续模式(critical conduction mode,CRM)反激功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的控制策略。引入输入电压和反激变压器辅助绕组电压参与CRM反激PFC变换器开关管的导通时间控制,解决了传统恒定导通时间(constant on-time,COT)控制CRM反激PFC变换器功率因数(power factor , PF)低和总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)高的问题。分析传统COT控制CRM反激PFC变换器和VOT控制CRM反激PFC变换器的工作原理,实验验证结果表明,VOT控制CRM反激PFC变换器比传统COT控制CRM反激PFC变换器具有更高的PF值和更低的THD。     

三相单级桥式APFC电流谐波抑制策略研究

电流型隔离全桥拓扑因其具有可实现软开关、输入电流相角自动跟踪输入电压等优点而被应用在三相单级有源功率因数校正(APFC)中。但该拓扑由于其工作特性,导致输入电流中存在一定量的低次谐波。为降低输入电流总谐波畸变率(THD),采用谐波注入技术,使占空比按照一定规律变化,有效减小了谐波含量,改善了输入电流的波形质量,优化了功率因数校正(PFC)效果,并通过实验验证了理论分析的正确性。     

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

电流源电荷泵串联谐振PFC变换器分析与设计

电流源电荷泵(current source charge pump,CS-CP)串联谐振功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器控制电路简单,效率高,输出电流二倍工频纹波低,但存在功率因数(power factor,PF)较低、输入电流总谐波畸变(total harmonic distortion,THD)较高的缺点。该文分析CS-CP串联谐振PFC变换器的工作模态,通过参数优化设计,获得较高的PF与较低的输入电流THD。通过60W的实验样机对理论分析结果进行验证,实验结果表明PF值可达0.994,效率最高为91.7%,输出电流二倍工频纹波占比小于1.61%,满足实际应用要求。     

载波相移三相单管电路在直驱系统中的应用

为改善传统的直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的谐波特性,从功率因数校正(PFC)、升压和提高系统容量的角度出发,将3个三相单管Boost型PFC电路交错运行的方案应用在直驱系统中。结果表明,在支路电流均工作于断续电流模式时,合成电流基本工作于连续电流模式,谐波特性良好。三相单管BoostPFC电路具有开关频率固定、元件数量少、成本低、控制简单、可靠性高等优点,该拓扑能对永磁同步发电机的输出进行功率因数校正,减少发电机电流的谐波含量和发电机损耗,提高发电机的有功功率输出能力和系统效率。采用载波相移技术能在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移,能在提高装置容量的同时,有效地减小输出谐波,提高整个装置的信号传输带宽。仿真验证了该方法的可行性和有效性。     

单周期控制的单相高功率因数整流器研究

提出了一种单周期控制(One Cycle Control,简称OCC)的单相Boost高功率因数整流器,无需检测输入电压,无需乘法器,既简化了系统,又降低了成本.在此论述了该整流器的工作原理和主要参数设计,最后给出的试验结果表明,单周期控制的Boost功率因数整流器性能可靠,功率因数可达0.99.     

恒导通时间控制的降压型高效率PFC研究

在宽范围输入的AC/DC适配器应用场合,与传统Boost PFC相比,Buck型功率因数校正(PFC)电路能够在整个输入电压范围内保持一个较高的效率。提出了一种工作在临界导通模式的恒导通时间型Buck PFC电路,能实现主开关的零电压开通。分析了电路的工作原理,并给出了实现高效率、低谐波电流的设计方法。同时根据所述的设计原则构建了100 W的Buck功率因数校正器,其输入电流谐波满足IEC61000-3-2标准,使效率在整个输入电压范围内均在96.5%以上。     

减小DCM Boost PFC变换器储能电容的方法

在DCM Boost PFC变换器中,输入电流含有初始相位与基波电流相差的三次谐波,不仅功率因数较低,且需要更大的输出储能电容。本文提出一种控制方法,在整个输入电压范围内可以使输入电流仅含有一定量的与基波初始相位相同的三次谐波。与定占空比控制相比,在满足IEC 61000 3 2,Class D谐波标准要求的情况下,可以将储能电容量降低为原来的37%。在满足Energy Star对功率因数要求不低于0.9标准的情况下,输出储能电容最多可以减小为原来的43%。为了简化实现电路,本文进一步提出一种拟合占空比的方法。实验结果验证了理论分析的正确性。     

储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响

相比于断续导电模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器,输入电感L1和储能电感L_2均工作于DCM的二次型Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,但其功率因数(PF)较低。首先分析了电感L1工作于DCM的二次型Boost PFC变换器PF值表达式,指出可通过适当增大变换器中间电容电压VC1以提高PF值。其次,研究了电感L_2取值对中间电容电压及其电压纹波的影响。研究结果表明,当L_2工作于DCM时,可以通过设置较大的电感L_2/L1比值,以实现变换器更高的功率因数和更低的输出电压纹波。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

一种基于新型无桥Boost PFC的通信电源AC/DC变换器设计

针对电力系统传统通信电源设备功率因数低,电源谐波高的不足,提出一种新型的无桥Boost PFC电路结构。通过对电路拓扑结构的工作原理分析,应用平均电流控制策略,建立了相应的仿真模型。仿真结果表明,与传统的Boost PFC相比,无桥Boost PFC电路能够很好地提高功率因数,抑制电流谐波,且输入电流能很好地跟踪输入电压。最后设计了一台500 W的实验样机,实验结果验证了所提出电路的正确性和可行性。     

Power Factor Correction Using Predictive Current Control for Three-phase Induction Motor Drive System

This paper presents the study of a three phase pulse width modulation inverter-fed induction motor drive with single phase utility input, with and without a power factor correction circuit (PFC). The PFC circuit is controlled with the proposed predictive current control. The effects of the PFC circuit on the magnitude of the input current, harmonic contents and input power factor of the AC drive system are studied. A comparative study of simulation and experimental results for the AC. drive system, with and without PFC circuit, is carried out. The experimental implementation of PFC control of the boost converter controlled three-phase IM drive system using DSP controller board DS1104 is achieved using the proposed predictive control. The proposed PFC control method used to achieve a low input line current harmonics, for obtaining a good power quality with a fast dynamic response for output voltage and line current.     

应用于无线电能传输系统的三相单开关功率因数校正方法

为降低无线电能传输系统工作过程中对电网的谐波污染,提出了一种采用三相单开关Boost电路的有源功率因数校正控制方法。通过对串联谐振式无线电能传输系统的有源功率因数校正电路工作条件的分析,研究了线圈耦合系数对有源功率因数校正控制效果的影响。利用三相单开关Boost电路的输出特性和串联谐振电路的阻抗特性规律,对系统在变耦合系数情况下的工作点进行校正,实现较高功率因数输入和相对高效率的输出。实验结果表明,所提出的校正控制策略对变耦合系数无线电能传输系统有减小输入电流畸变、提高功率因数和效率的控制效果。