多种PFC电路拓扑结构的研究

论文摘要

功率因数校正电路是专门为控制谐波的影响而设计的电路。目前,为了用电安全,很多谐波标准都对用电设备的谐波进行了严格限制,需要功率因数校正电路来解决谐波含量过高的问题。对于电源来说,谐波主要来自于流过整流二极管的畸变电流,此电流发生畸变是在当加在用来整流的二极管上的电压不足时没有电流流过整流二极管,波形不再与电压一致而产生的。经傅里叶分析,这种畸变电流所含的谐波含量非常高。目前为了提高功率因数而设计的电路拓扑结构得到较高的功率因数,而若要得到较高功率因数的同时,除要付出高成本外,整个电路的中的开关损耗比较大,针对这个问题,着重在功率因素校正主拓扑结构上进行了研究,研究的主要内容有：首先研究了目前应用最广泛的无源功率因数校正和有源功率因数校正电路主拓扑结构,分析其工作原理,并得出此拓扑结构的优缺点及应用的局限性,重点研究了一种典型部分有源功率因数校正电路的组成结构、工作原理,最后对波形和效率进行了具体分析。在前面研究的基础上,结合充电泵原理设计出一种新型功率因数校正电路拓扑,这种新型电路拓扑结构运用并联电路各支路互不影响的思想,将充电泵电路和有源功率因数校正电路组成一种并联结构,配合实现功率因数校正。然后对该拓扑结构的电路结构和工作原理进行分析,建立其工作状态模型,在控制电路中运用最优化方法进行控制算法建模。此外,针对部分有源功率因数的控制电路设计了过电流保护电路和过电压保护电路,专为控制电磁干扰而设计滤波器电路,并对电路中用到的电容和电感器件的选型提出要求,结合这些电路以及控制算法,建立仿真模型,然后得到负载从无到有以及负载由20Ω变为40Ω两种情况下的仿真波形,得到的输出电流的谐波分析图,然后对这些仿真波形图进行总结分析。仿真结果表明：文中建立的新型部分有源功率因数校正电路拓扑结构能很好的实现高功率因数校正,得到高功率因数校正值,且在负载发生变化的同时,能迅速做出反应,调整控制脉冲,适应新的电压波形的变化,很好的控制了谐波的产生。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 功率因数校正技术研究背景
• 1.2 功率因数校正技术
• 1.2.1 无源功率因数校正
• 1.2.2 有源功率因数校正
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 课题研究的主要内容
• 第2章 基本的功率因数校正电路拓扑
• 2.1 无源功率因数拓扑结构
• 2.1.1 采用滤波电感的无源功率因数校正拓扑
• 2.1.2 采用填谷方式的无源功率因数校正拓扑
• 2.1.3 采用串联谐振的无源功率因数校正拓扑
• 2.2 有源功率因数拓扑结构
• 2.2.1 降压式有源功率因数校正主拓扑
• 2.2.2 升压式有源功率因数校正主拓扑
• 2.2.3 升-降压式有源功率因数校正主拓扑
• 第3章 部分有源功率因数校正拓扑
• 3.1 一种典型部分有源功率因数校正拓扑
• 3.1.1 电路结构描述
• 3.1.2 工作原理
• 3.1.3 效率分析
• 3.2 改进型部分有源功率因数校正拓扑
• 3.2.1 改进型部分有源功率因数校正主拓扑电路描述
• 3.2.2 改进型部分有源功率因数校正主拓扑工作原理
• 3.2.3 控制电路设计
• 3.2.4 校正电路分段建模
• 3.2.5 PWM脉冲控制算法分析
• 第4章 辅助电路设计与仿真波形
• 4.1 外围电路的设计
• 4.1.1 过电压保护电路
• 4.1.2 过电流保护电路
• 4.2 电磁兼容方面的考虑
• 4.2.1 噪声滤波器的设计
• 4.2.2 电感电容选型在噪声抑制方面的考虑
• 4.3 仿真波形与分析
• 第5章 总结与展望
• 5.1 全文总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢