新型并联式三相PFC技术研究

论文摘要

随着电力电子设备的普及,在电力系统中产生了大量谐波,严重阻碍了电力电子技术的发展,引起了世界各国的重视。功率因数校正技术（Power Factor Correction—PFC）是治理电网谐波的一种行之有效的方法,研究简单、具有优良动态性能、且易于稳定工作的能够实现功率因数校正的新型拓扑和控制策略,一直是电力电子领域的热点问题。本文以单周期控制的并联式三相PFC电路为研究对象,对单周期控制并联式结构PFC电路的工作原理进行了详细的分析,并结合基于单周期控制的控制芯片进行了产品设计、电路仿真和实际样机的测试,研究内容如下：阐述了功率因数校正技术的目的和意义以及它的发展现状,针对目前传统三相PFC电路所存在的问题,本文提出了一种新型的并联式三相功率因数校正电路。针对传统三相PFC电路以及控制策略的缺点,且由于单周期控制应用于三相PFC电路的复杂性,新型的并联式三相功率因数校正电路由两个标准单相Boost PFC电路通过自耦变压器并联代替传统三相PFC电路来实现,利用单周期控制技术对两个并联电路分别控制,从而达到对新型的并联式三相功率因数校正电路的控制。相比较于传统三相PFC电路,本论文所提出的新型并联式三相PFC电路中导通元件少、电路更为简化、不需要乘法器,并通过仿真验证了新拓扑是一种高效率的功率因数校正电路,且对本文的拓扑还提出了一种磁平衡技术,利用此技术,可以降低并联电路之间的电磁干扰（EMI）、节约元器件、降低了成本。最后,本文基于单周期控制芯片IR1150对单相Boost电路进行了样机设计与测试,达到了理想的功率因数校正目的,并研制了输入交流电压80-265V,输出直流电压385V,输出功率300W的新型并联式三相PFC实验样机,实验结果满足设计要求,达到了良好的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 功率因数校正技术的重要性与意义
• 1.2 功率因数相关定义
• 1.3 无源功率因数校正技术与有源功率因数校正技术
• 1.4 功率因数校正技术的原理
• 1.5 功率因数校正技术的国内外发展现状
• 1.6 本章小结
• 1.7 论文的主要内容
• 第2章 三相功率因数校正技术经典电路和控制策略
• 2.1 概述
• 2.2 各种三相PFC拓扑结构及工作原理
• 2.2.1 三相单开关BOOST PFC电路
• 2.2.2 三相双开关BOOST PFC电路
• 2.2.3 三相三开关PFC电路
• 2.2.4 三相四开关BOOST PFC电路
• 2.2.5 三相六开关PFC电路
• 2.3 PFC电路的控制策略
• 2.3.1 DCM控制模式
• 2.3.2 CCM控制模式
• 2.3.3 控制模式的总结和展望
• 2.4 本章小结
• 第3章 基于单周期控制的并联式三相PFC电路
• 3.1 并联式三相PFC电路的拓扑结构和工作原理
• 3.1.1 并联式三相PFC电路的主电路结构
• 3.1.2 并联式三相PFC电路的工作原理
• 3.2 单周期控制技术
• 3.2.1 单周期控制思想
• 3.2.2 单周期控制在Boost变换器中的应用
• 3.2.3 单周期控制技术的广泛应用
• 3.3 单周期控制在并联式三相PFC电路中的应用
• 3.4 本章小结
• 第4章 电路设计
• 4.1 主电路参数的设计
• 4.1.1 输入电感参数的设计
• 4.1.2 主开关器件和二极管的选型
• 4.1.3 输出滤波电容的设计
• 4.2 控制电路设计
• 4.2.1 IR1150芯片介绍
• 4.2.2 输出分压电路
• 4.2.3 输出过电压保护分压电路
• 4.2.4 开关频率
• 4.2.5 采样电流
• 4.2.6 误差放大器
• 4.2.7 磁平衡技术设计
• 4.3 本章小结
• 第5章 电路的仿真与实验
• 5.1 电路的仿真
• 5.2 仿真结果及分析
• 5.3 实验结果
• 5.4 本章小结
• 第6章 全文总结
• 致谢
• 参考文献