B00st功率因数校正器的拓扑分类和PWM整流器的控制策略进详细分析

　　PFC威廉希尔官方网站 是电力电子威廉希尔官方网站 的重要组成部分，已经在越来越多的领域得到应用。采用PwM控制方式的整流器，能得到较好的单位功率因数，减少线电流畸变，实现能量的双向传输，是实现电力电子装置功率因数校正和谐波抑制的理想整流器。本论文对于B00st功率因数校正器的拓扑分类和PWM整流器的控制策略进行了比较详细的综述介绍和比较深入的研究。具体所作的几个方面的研究目的和工作内容如下： （1）提出了一种关于单相B00st功率因数校正器数字控制的简化算法随着数字控制威廉希尔官方网站 的不断发展，其在功率因数校正威廉希尔官方网站 领域的应用越来越广。相对interwetten与威廉的赔率体系 控制，数字控制的优点：没有模拟电路中参数温度漂移的问题，简化硬件电路，控制灵活且易实现先进控制等，使得所设计的电源产品不仅性能可靠，且易于大批量生产，从而降低了开发周期。因此，数字化控制电源已成为当今开关电源产品设计的潮流。但是，数字控制同时也存在很多问题，其中最主要的就是数字化运算速度与开关频率之间制约的问题，使得现有控制算法很难完全实现以上优点。为了解决上述开关频率与DSP处理速度之间的矛盾，论文第二章提出了一种基于数字信号处理器（DsP）的改进的PFc数字控制方案，避免了常规平均控制算法在每个开关周期中复杂的输出占空比运算，减少了每个开关周期 DSP工作量，得到了相对平均电流控制更高的控制效率。此改进算法基于预设正弦表和系统微分约束关系，使得大部分的运算和采样工作都可以在主循环（即多个开关周期）中完成，从而简化控制，提高开关频率。同时还避免了电网电压畸变对输入电流控制的影响。实验结果验证了此改进算法的有效性，控制策略简单但包含完整的电压外环控制和电流内环控制，通过TMS320LF2407A定点DSP（执行速度40MlPS）即可以实现对开关工作频率100kHz的单相PFC的数字控制，实现了高功率因数低谐波的功率因数校正电路。此控制策略大大减少了控制cPU的工作量。 （2）基于DsP控制的无纹波双管H桥整流电路的研究本实验拟设计3kw单相功率因数校正前置电路，对于单相PFc电路来说输入电流较大。由于双管H桥整流电路在任何_【作模式电路中都只有两个半导体器件导通工作，可以减少导通损耗提高传输效率。同时由丁电路所需器件较少，电路的体积也可以减少。所以主电路拓扑选择导通损耗较小的双管H桥整流电路。现在通过额外添加了一个电容和一个电感．在Boost电路上也实现双电感无纹波威廉希尔官方网站 ，使得Boost电路也能实现输入电流无纹波。本论文第三章对单相功率因数校正前置电路拓扑进行了研究和改进，提出了无纹波双管H 桥整流电路。此电路去掉了EMc滤波器与PFc级间的整流桥，减少了电路的导通损耗。同时将耦合双电感威廉希尔官方网站 应用于双管H桥整流电路，通过添加耦合电感和滤波电容在双管H桥整流电路上实现输入电流无纹波威廉希尔官方网站 。实验结果验证了此电路的可行性和有效性，实现了3kw等级的高功率因数低谐波单相PFc电路，基本实现输入电流无纹波。

　　（3）空间矢量简化算法在三相P删电压型整流器中的应用在中大功率应用场合，选用三相六开关电压型拓扑，采用适当的控制策略，系统可以获得优良的性能指标。该电路拓扑具有能量双向流动的特性，对需要能量回馈的场合是很有意义的。所以，总的说来PwM整流器采用六开关B00st结构应是一种趋势。将传统的电流控制策略加以改进，结合他们的优点，并与空间矢量调制威廉希尔官方网站 相结台的数字化控制策略是PwM整流器控制策略发展的方向之一。以现代控制理论为基础的数字化电流控制策略也是一个发展方向。近年来许多三相PwM整流器的控制都采用了DsP控制，这代表了～个趋势，预计今后数字化控制将逐渐取代模拟控制，将占据在控制威廉希尔官方网站 方面研究和开发的主导地位。本文第四章提出了应用于三相六开关Boost型P删整流器的空间矢量简化算法，避免了常规空间矢量控制方法复杂的反正切函数、正弦函数和平方根运算。该方法根据两相笛卡儿坐标系上的电压空间矢量，直接确定电压空间矢量所在扇区，计算合成参考电压矢量的电压空间矢量在各个扇区内的作用时间，从而得出当前的开关状态及控制占空比。避免了传统控制策略中关于反正切正弦查表等繁杂工作，简化了运算过程。此外推导出了适用于此三相整流系统的建模和控制环设计。通过PE—ProVC33电力电子开发平台，将此简化算法和控制环设计应用于三相P删整流电路，验证了本文所提出的简化控制算法和控制环设计的有效性。通过实验得到对称连续正弦的输入电流波形，将系统输入电流的总谐波畸变率控制在4％以F，同时实现了单位功率因数整流。