新型两电平单相功率因数校正器的研究

在传统单相功率因数校正器（PFC）中,当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压接近零,单相电源交流通过电感短路,电感电流上升而储能。当IGBT关断时,电感续流,向电解电容释放能量。通过控制IGBT的占空比规律,获得网侧单位功率因数和稳定直流输出电压。因此提出一种当IGBT导通时,升压电感输出端对地之间电压为负电压的两电平PFC方案,进而提出一种两级交错PFC、一种单相有源电力滤波器和一种升降压AC-DC变换器方案。由于采用负电压短路,可以减少交越失真,获得更好的功率因数校正效果。在简要理论分析的基础上,利用MATLAB/IMULINK进行了仿真分析,所得结果验证了所提方案的正确性。     

基于单周控制的单相三电平Boost型功率因数校正技术

提出了一种基于单周控制(onecyclecontrol,OCC)的单相三电平Boost型功率因数校正技术。该控制电路采用恒频控制,控制电路简单、可靠,主电路采用三电平结构,开关器件应力降为输出电压的一半,解决了开关损耗增加、器件不满足要求的困难。随着电感电流频率的增加,可以减小Boost电感以提高变换器的动态性能和效率。仿真结果验证了相关理论分析的正确性。     

新型三电平Buck型功率因数校正器

针对Buck电路输入电流不连续而限制了Buck型功率因数校正技术的应用和发展问题,并考虑多电平拓扑结构的优势,提出了一种新型的三电平Buck型功率因数校正器拓扑结构.该拓扑结构基于输入、输出共地的Buck三电平变换器,在此变换器基础上并联增加了由功率开关、补偿电感和电容构成的补偿环节.新拓扑结构有效地解决了Buck电路输入电流不连续问题.实现了单位功率因数.且开关器件承受电压应力降低一半.控制策略基于单周控制技术,控制电路简单可靠,响应速度快,精确度高.对所提出的新型拓扑结构及其工作模态和控制实现进行了详细的分析,并给出了仿真和实验结果.结果表明校正后功率因数在0.99～1.0之间,验证了所提出的拓扑结构的正确性和有效性.     

基于预测控制技术的新型多电平单相Boost功率因数校正开关变流器

重点研究了有源功率因数校正开关变流器的拓扑和DPS系统的数字控制.分析和研究了三电平Boost PFC变流器主电路工作特征,以及在解决功率器件承受高电压应力、系统的整体损耗、磁性器件的选择等方面所具有的优势;提出了采用改进的预测控制算法控制的三电平BoostPFC变换器方案.最后,给出了电路分析、设计,以及实验分析结果.     

单周期控制单相两级有源功率因数校正器的研究

在分析功率因数校正器(PFC)主电路工作原理基础上,推导出单周期控制的单相两级有源PFC的控制方程,进而构建单周期控制原理框图。通过Matlab Simulink等对单周期控制方式的效果进行了仿真分析。仿真结果表明,单周期控制方式能使输入电流相位跟踪输入电压相位,输出电压基本保持恒定,总电流谐波含量为6.33%,功率因数为0.997,达到了抑制电流谐波、稳定输出电压的目的,且能简化电路结构。     

直接功率控制的单相功率因数校正器

传统的双闭环控制单相有源功率因数校正器(APFC)中,电压外环可以调节输出直流电压,电流内环可以调节输入电流波形。提出基于电压平方外环的APFC直接功率控制策略,电流内环仍然采用PI调节器,从而使得单相APFC具有对输出功率变化快速响应的优点,但是在负载突变情况下,也带来了输入电流突变而引起过流的现象,需要对电压平方外环和直接功率控制环进行阻尼作用,在快速响应与稳定运行之间获得平衡。上述结论得到了MATLAB/Simulink仿真分析结果的验证。     

基于灰色模型的多电平逆变器的预测控制

建立多电平逆变器闭环控制的非线性动态行为模型,使用灰色系统理论的灰色模型GM(1,1)建模方法,对多电平逆变器输出信号测量值在线新陈代谢灰色滤波及单步预测,与逆变器的输入给定信号综合得到控制误差,实现多电平逆变器的PID预测控制。仿真与实验结果表明,基于灰色系统模型的多电平逆变器预测控制具有算法容易实现,鲁棒性好等特点,提高了系统的控制品质。     

基于单周控制的单相三电平APFC电路的研究

针对传统的两电平APFC电路控制复杂以及开关管电压应力高、电磁干扰大等问题,探讨了一种基于单周控制的单相三电平APFC电路。在详细介绍单相三电平APFC基本原理的基础上,建立了采用开关函数描述的主电路状态空间方程。将精密全波整流电路应用于电流采样,解决了电流过零交越失真问题。采用单周控制芯片ICE1PCS01搭建了1台2 kW实验样机。实验结果表明,该样机具有简单可靠,功率因数高,电流过零不存在交越失真的优点。     

单相Boost功率因数校正器的优化设计

介绍了传统单相功率因数校正器的原理,分析了其主电路在应用中因二极管反向恢复产生的电流冲击与纹波噪声等问题,提出了一种带中心抽头电感的斩波升压功率因数校正电路。针对由UC3854控制的功率因数校正(PFC)电路中存在的尖端失真、输出电压飘升等问题,给出了相应的解决方案。同时,还设计了UC3854的引脚保护电路和电流放大器的箝位电路。仿真与试验结果表明,优化后的Boost功率因数校正器性能可靠,功率因数可达0.99,而且可与当今通用的PFC控制电路兼容。     

一种改良的单相功率因数校正器

分析了常规单周期控制的单相功率因数校正器的工作原理,提出了一种改良方案,该方案在控制回路中仅增加了一个电阻补偿网络和一个加法器,在主电路中将电感改为带中心抽头的三点式电感,其他基本参数和常规单周期控制电路相同,消除了由于电感电流纹波造成的畸变,在一定程度上减小了由于电流断续模式(DCM)引入的畸变,解决了由于二极管的反向恢复而引入的电流冲击和尖刺纹波问题,并提高了功率因数校正主电路的可靠性。最后,给出了改良后的功率因数校正器的仿真与试验结果,试验结果表明,改良后的单周期控制的单相功率因数校正器结构简单实用、可靠性高。     

单相有源功率因数校正技术的发展

分析和总结了现有的功率因数校正技术。对于中大功率PFC应用场合,通过软开关技术以及新型高性能的电路拓扑结构,分析了提高AC—DC变换器的转换效率的技术。指出了无桥PFC电路研究是今后高功率和高性能功率因数校正电路研究的方向。     

直接功率与单周期控制的单相有源功率因数校正器

提出了基于电压平方外环的直接功率控制策略,并结合单周期控制探讨了单相有源功率因数校正器(APFC)对输出功率变化快速响应的状况。在负载突变情况下,APFC能提升整个系统的响应速度。上述结论通过Matlab/Simulink仿真分析结果得到验证。     

单相有源功率因数校正电路的抗干扰设计

通过建立理想开关模型,以及对Boost拓扑结构进行分析,设计了一种加强输入抗干扰能力的开关控制策略,并应用于功率因数校正电路优化。仿真结果表明,该功率因数校正器结构简单、抗干扰能力强,在无干扰情况下,功率因数由0.667 8提高到0.922 2;在输入有干扰情况下,功率因数由0.557 4提高到0.805 0,且电压输出稳定,开关损耗低。     

基于PSpice的单相功率因数校正电路的行为建模与仿真

介绍了带输入前馈的平均电流模式控制单相功率因数校正(PFC)变换器的工作原理。利用PSpice模拟行为建模功能和Boost主电路开关电感模型相结合,建立了平均电流模式控制单相PFC电路的仿真模型。通过对开关器件的等效平均,简化了PFC电路的分析与建模,大大缩短了仿真时间。利用仿真模型,可以分析电路的频域及时域特性。最后,利用UC3854芯片搭建了试验电路。试验结果证明了建模方法的正确性。     

单相有源PFC开环控制的研究

在单相有源PFC领域,截止目前,出现了多种控制方法,可以归类于开环控制和闭环控制,各有优缺点和所适用范围。在分析一种无需输出电压检测的单相PFC控制原理的基础上,提出和分析了一种只需检测整流桥后正弦半波电压和输出阻抗的开环控制策略,适合单级有源PFC和多级交错有源PFC,通过调节输出电压平均值与输入电压有效值之比,可以获得输出电压相对输入电压或输出功率的跟随特性,也可以维持输出电压平均值不变,在利用MATLAB/Simulink仿真分析后,基于DSPTMS320F28335设计了一种单相有源PFC的开环数字控制电路,建立实验平台进行实验测试。所得的仿真与实验结果符合相关的理论分析。     

单相有源功率因数校正器直接储能控制的研究

对于传统的单相有源功率因数校正器（APFC）,一般采用电压外环、电流内环的双闭环控制结构,直接控制输出电容电压和中间电感电流,能够获得良好的控制效果。将直接控制电容电压和电感电流的控制策略引申为直接控制电容电压平方和电感电流平方,即无源器件的直接储能控制,对传统有桥结构的单相APFC进行理论分析、仿真分析和试验验证。结果表明,通过直接控制电容电压平方和电感电流平方,单相APFC能够获得满意的动态和静态特性。该方法可以推广应用到包含有控制电容电压和电感电流的其他类型电力电子变换器。     

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。     

单周期控制的三相无桥PFC电路的研究

传统三相有源功率因数变换器具有多种电路拓扑形式和控制方法,但整流部分常采用全桥结构,导致输入电流谐波含量较大,电路整体效率不高,而且控制方法相对复杂。基于单相模块构建了一种新型的单周期控制的三相无桥功率因数校正（PFC）电路,通过自耦变压器将三相电路解耦为两相无桥Boost PFC电路并联而成,为削弱2个并联电路之间的耦合干扰,加入分离元件实现了对2个并联电路的独立控制。仿真与实验结果验证了该单周期控制的三相无桥PFC电路的正确性,实现了高功率因数,采用无桥方案也有助于提高电路的整体效率,单周期控制策略控制简单,简化了电路结构。     

基于DSP控制的三相高功率因数PWM整流器研究

提出了基于预测电流控制的电流控制算法，应用于数字控制的三相功率因数校正变换器。此算法可以简洁的实现电流内环，相应地减少了TMS320F240的程序占用资源；与预分解矩阵算法结合，只用一个定时器下溢中断就完成了所有算法。电流预测能实现三相输入电流的跟踪，便于电压环的设计，实现三相电压型PWM整流器的高功率因数。仿真和实验结果验证了预测电流控制器算法的有效性。