单周控制三相高功率因数整流技术研究

论文摘要

电力网的谐波主要由各种大容量电力和变流设备及其他非线性负荷等产生。谐波的危害是非常严重的,对各种电力设施、用电设备,继电保护、自动装置、计算机、测量和计量仪器以及通信系统等均有不利的影响,并危及广大用户的正常用电和生产,为了解决传统整流设备输入电流谐波含量高、功率因数较低的问题,人们提出了多种高功率因数整流方案。PFC技术不仅可以降低线路损耗、节约能源、还可以减小电网的谐波污染,提高电网供电质量,因此,研究整流设备的功率因数校正技术具有重要的现实意义。目前单相功率因数校正技术已趋成熟,而三相功率因数校正技术正成为国内外研究的热点。本文首先介绍了单周控制理论及其分类,并对单周控制在功率因数校正中的应用现状进行了综述。推导了三相标准Boost型PFC的单周控制方程,并对其进行低频大信号建模,运用特勒根定理建立单周控制三相标准Boost型PFC小信号模型,并进行了闭环设计,仿真验证闭环设计的正确性。结合仿真推导出系统稳定性条件,以及对不同开关组合与电感电压和电感电流的关系进行了仿真和定性分析,推导出主电路参数对电感电流纹波的影响关系,在此基础上对主电路参数优化设计。对系统动态特性进行分析,分析各物理量之间的关系以及在各个扰动下系统的稳定性,对积分时间常数取值进行了讨论,为实际设计提供参考依据。最后进行了实验电路的研究设计。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 谐波的产生与危害
• 1.1.1 谐波的产生
• 1.1.2 功率因数和谐波
• 1.1.3 谐波的危害
• 1.1.4 有关谐波标准
• 1.2 谐波的抑制
• 1.3 功率因数校正技术的研究现状
• 1.3.1 有源功率因数校正技术的研究现状
• 1.3.2 功率因数校正技术控制策略
• 1.4 本文主要内容
• 2 单周控制理论及其在功率因数校正技术中的应用
• 2.1 引言
• 2.2 单周控制理论
• 2.2.1 单周控制原理
• 2.2.2 单周控制分类
• 2.3 单周控制功率因数校正
• 2.3.1 单周控制单相PFC
• 2.3.2 单周控制三相功率因数校正
• 2.4 本章小结
• 3 单周控制三相标准Boost 型功率因数校正及闭环控制
• 3.1 引言
• 3.2 单周控制三相标准Boost 型PFC 工作原理
• 3.3 单周控制三相标准Boost 型整流器建模
• 3.3.1 低频大信号模型
• 3.3.2 电压环小信号模型建立
• 3.3.3 校正函数设计
• 3.4 仿真分析
• 3.5 本章小结
• 4 单周控制三相标准Boost 型功率因数校正仿真分析
• 4.1 引言
• 4.2 单周控制三相标准Boost 型PFC 电感电流分析
• 4.2.1 电感电压与电感电流转换速率
• 4.2.2 电感电流纹波分析
• 4.2.3 电感电流纹波影响因素
• 4.3 单周控制三相标准Boost 型PFC 稳定性分析
• 4.4 积分时间常数的影响
• 4.5 单周控制三相标准Boost 型PFC 动态分析
• 4.5.1 输出电压的变化对PFC 的等效电阻的影响
• 4.5.2 负载变化的影响
• 4.5.3 输入电压变化的影响
• 4.5.4 调制信号Vm 扰动的影响
• 4.5.5 积分时间常数变化
• 4.6 本章小结
• 5 实验电路设计
• 5.1 引言
• 5.2 主电路设计
• 5.2.1 电感L 的设计
• 5.2.2 电容C 的计算
• 5.2.3 开关的选择
• 5.3 控制电路设计
• 5.3.1 时钟电路
• 5.3.2 积分复位电路
• 5.3.3 RS 触发器
• 5.3.4 电流采样电路
• 5.3.5 死区电路
• 5.3.6 驱动电路
• 5.4 本章小结
• 6 全文总结
• 致谢
• 参考文献
• 附录