基于平均电流控制的升压式PFC研究

Boost功率因数校正(Power Factor Conection,PFC)变换器广泛存在于各种开关电源当中以提高对电能的利用率,为进一步优化BoostPFC变换器的性能,在平均电流控制方式的基础上加入了占空比前馈控制环节;首先介绍了Boost PFC变换器的工作原理以及平均电流控制方式的控制原理,然后对电感与输出电容的计算作出分析,再在MATLAB/SIMULINK中搭建加入占空比前馈控制后的电路模型并进行仿真实验,最后对仿真结果进行分析;结果表明:加入占空比前馈控制后系统的功率因数有所提高,在一定程度上降低了输入电流的总谐波畸变率,且增加了系统的稳定性。     

无桥Boost PFC谐波抑制算法

针对无桥Boost PFC电路输入电流存在的三次谐波问题,提出一种在电压外环中引入数字陷波器和电流内环预测控制相结合的控制算法. 该算法抑制了由直流母线二次纹波经电压环传导至输入侧形成的电流三次谐波,改善PI调节造成的电流过零点畸变,同时提高系统的稳态精度和动态响应速度. 通过数字仿真和一台输出功率为1 kW的无桥双Boost PFC实验样机,验证了所提控制算法的有效性.     

一种无桥PFC变换器的预测电流控制算法

针对无桥PFC变换器控制方法中存在控制效果差、动态响应慢等问题,提出了一种新型的预测电流控制算法。该算法首先采集前馈输入电压、输入电流和输出电压等3个控制量,然后将采集到的前馈输入电压送入到电压项,输入电流和输出电压送入电流项,计算出下一个周期输入电流跟踪参考电流所需要的占空比,以对功率因素进行校正。为了验证该控制算法的有效性,对预测电流控制算法及传统平均电流控制算法的控制效果进行了仿真比较,同时,设计并制作了一台实验样机进行实际测试。仿真和实测的结果均表明,预测电流控制算法对输入电流的控制效果好,输入电流能较好且快速地跟踪输入电压,有效提高变换器的功率因数和动态响应速度,减小输入电流的THD值。     

L6562实现的无桥BoostPFC电路

在无桥Boost功率因数校正(PFC)电路的基础上,提出了具有高效率、高功率因数的新型无桥Boost功率因数校正电路拓扑,在理论分析的基础上应用Saber进行仿真验证。设计1台85~132 V交流输入,380 V/35 W输出的实验样机。样机采用L6562芯片实现临界导通模式的功率因数校正,进一步验证该无桥变换器的良好电气特性。     

数字化交错并联BOOST PFC在车载充电机中的研究

为了减少电动汽车充电时对电网的谐波污染,必须对充电设备进行功率因数较正。针对3k W的电动汽车车载充电机,前级PFC电路采用了交错并联Boost PFC拓扑和数字平均电流法的双闭环控制设计方案。着重分析了主电路拓扑结构、器件设计以及数字化的控制策略。最后,通过MATLAB仿真与3.2k W样机验证,数字控制的交错并联Boost PFC电路实现功率因数为1,输出电压纹波与输入电流纹波均低于5%,满足车载充电的同时减少电网的谐波污染。     

采用移相控制的具有软开关能力的交错图腾杆无桥Boost PFC变换器

该文提出了一种具有软开关能力的图腾杆式无桥交错Boost功率因数校正器(power factor correction, PFC).与传统的交错图腾杆无桥升压PFC变换器相比,在2个PFC变换器单元之间增加了一个电感,利用增加电感的能量,使所有开关实现零电压开关.此外,通过在2个PFC变换器单元之间应用移相控制,使得变换器可以将所加电感上的电流大小控制为一个最优值.因此,该变换器可以实现零电压工作,同时最大限度地降低附加电感的导通损耗和铁心损耗.通过Matlab Simulink仿真的结果表明：该变换器可以达到较高的效率,验证了该变换器的可行性.     

一种延长LED发光系统寿命的波形控制方法

LED发光系统中直流侧存在两倍于输入电压频率的脉动功率,通常采用大容量电解电容抑制脉动功率.然而,电解电容由于工作寿命短,性能不稳定等劣势严重影响了LED发光系统的使用寿命.针对LED高功率因数整流系统中低频纹波的抑制,本文采用差分输入整流系统,提出一种实现无电解电容,直流侧无低频纹波的高功率因数整流的有源控制方法——波形控制法.该方法通过分别控制两支差分电容电压的方式将脉动功率控制在交流侧,有效抑制了LED整流系统直流侧低频电流纹波.该方法在不增加硬件成本的条件下,仅通过优化控制策略,保证单位功率因数的同时有效抑制了LED发光系统输出低频电流纹波,实现了无电解电容LED发光系统,从而延长了系统寿命.本文对波形控制方法进行了详细的理论分析,并选取合适的设计参数,通过仿真验证了所提出方法的有效性和可行性.该方法可以推广到级联变换器间的解耦研究和应用.     

具有快速动态响应的单位功率因数PWM整流器

ＰＷＭ整流器的负载发生变化时，若仅仅通过电压调节器进行调节，直流输出电压会出现较大的波动，系统的响应速度较慢。在分析直接电流控制的单位功率因数整流器工作原理的基础上，得出整流器的一阶惯性模型，并设计出负载电流的前馈控制器，较好地抑制了在负载变化时直流输出电压的波动，提高了系统的动态响应速度。仿真和实验结果验证了本方案的正确性。     

基于SSC和AW控制的高频双Boost数字PFC电源

为了实现高频开关电源的数字化和产品化,对数字信号处理器(DSP)控制的功率因数校正器(PFC)模块进行了研究。提出了一种稳态二次谐波补偿(SSC)算法,解决了PFC控制中存在稳态性能与动态性能之间的矛盾,可以在很大程度上增加单相PFC电压环的带宽,提高输出电压的稳定度和输入功率因数;同时,采用anti-windupPI(AW-PI)调节器较容易地实现了高频控制和输入电流的波形控制,提高了输出电压的动态性能,开关频率可达200kHz;另外,采用双Boost电路拓扑和双模式控制取得了较高的转换效率,而且,在轻载时可以取得稳定的直流输出电压。仿真和实验结果验证了控制器的有效性。     

基于LLC与交错并联结构的PFC电路研究

针对高频开关电源,设计一种基于Boost结构的功率因数校正(PFC)电路.前级采用交错并联的Boost结构,利用平均电流控制策略,实现输入侧的功率因数校正;后级采用半桥LLC谐振变换电路进行功率级变换,以实现电力电子器件软开关控制,从而降低系统开关损耗.通过电路系统建模仿真,表明输入电流能较好的跟随输入电压,半桥LLC谐振变换电路在原边实现了零电压开通(ZVS)、副边实现了零电流关断(ZCS),达到了优化电能质量及降低电能损耗的设计目标.     

基于有功功率解耦的高能量密度单相PWM整流器

单相PWM整流器直流侧含有2倍基波频率的纹波电能,输出电压随负载变化周期波动.传统方法采用无源滤波的方式,通过在直流侧添加大电容滤除低频谐波电流.但这种电容体积较大,不利于设计高能量密度的变换器.本文利用有功功率解耦的方法,利用直流电容存储纹波电能.可稳定输出电压,减小电容值.然后对控制策略进行研究,使用电压电流双闭环控制方法,实现系统快速响应和稳定特性.该方法通过仿真得到验证.     

变频空调中功率因数校正的控制电路设计

利用双闭环控制原理设计了较大功率交流／直流变频空调的一种有源功率因数校正(APFC)方案．实验结果表明，前级功率因数校正(PFC)环节输出电压纹波大大降低，输入电流交越失真大为改善，满足了“3C认证”中电磁兼容(EMC)认证要求，最后给出了部分实验结果．     

一种高效率的积分复位控制单相功率因数校正

介绍一种高效率相Boost型功率因数校正电路，通过对传统Boost型功率因数校正电路进行改进，提高了其效率。提出采用积分复位控制电路以实现单位功率因数。积分复位控制（IRC）高效率单相Boost型功率因数校正技术（PFC）具有常频控制，有利于滤波器的设计；控制电路简单，控制思路清晰，不需要乘法器；控制效果好，输入电流波形很好地跟踪输入电压波形；变换器的效率高等特征，仿真和试验结果很好地证明了理论分析的正确性。     

无直流电感升压型永磁直驱风力发电系统

针对永磁直驱同步风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术,采用平均电流控制法,实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制方法,给出了系统工作的参数条件,并搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台。仿真和实验结果均表明,该方案可稳定提升变换器中的直流母线电压,改善发电机的电流波形及运行功率因数,减小变换器的体积、重量和成本。     

无直流电感升压型永磁直驱风力发电系统

针对永磁直驱同步风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器一体化设计的新方案。通过引入以永磁发电机电枢电感为升压电感的功率因数校正(PFC)技术,采用平均电流控制法,实现了发电机电流波形与功率因数以及直流母线升压等控制。介绍了新方案的拓扑结构和控制方法,给出了系统工作的参数条件,并搭建了基于dSPACE的快速控制原型实验平台。仿真和实验结果均表明,该方案可稳定提升变换器中的直流母线电压,改善发电机的电流波形及运行功率因数,减小变换器的体积、重量和成本。     

兼顾功率协调控制的两级式光伏逆变器低电压穿越控制策略

为提高基于Boost电路的两级式光伏逆变器的低电压穿越(LVRT)能力,设计了以基于Boost的直流母线电压控制环为核心的兼顾有功、无功电流协调控制的LVRT策略.首先分析了两级式光伏逆变器的常规Boost电压控制模式和输出电流控制策略;在电网电压跌落时,通过引入基于故障前光伏阵列最大功率点电压前馈的母线电压控制外环改变Boost电压控制模式来快速调节光伏阵列的输出功率,以稳定直流母线电压和防止逆变器过流;同时,根据电压跌落深度,按比例减小有功电流id,在保证逆变器不过流的前提下输出无功电流iq,为电网提供无功支撑,以帮助电网故障恢复.最后,利用PSCAD/EMTDC仿真软件搭建100 k W两级式光伏逆变器模型进行控制策略验证,结果表明该策略不仅在电压发生深度跌落时仍能快速、有效地抑制直流母线电压升高,使光伏逆变器安全地实现低电压穿越,而且提高了其在电网故障期间的无功支撑能力.     

基于占空比动态分配控制的并联交错CCM PFC变换器

为减小甚至消除均流过程对总输入电流及输出电压的扰动,以提高输入功率因数. 在平均电流控制策略的基础上,提出一种控制占空比在并联变换器内部动态分配的均流控制器,即只在并联变换器内部,根据其电流偏差程度进行占空比动态调节来实现均流. 同时,采用单DSP实现并联PFC变换器电感电流的均匀交错,以减小系统滤波器的体积和提高系统的效率. 以3个功率因数校正(PFC)变换器并联为例,利用提出的研究方案获得了良好的均流性能,并实现了并联PFC变换器电感电流的交错,减小了输入电流的高频纹波. 实验结果证明了该控制方案的正确性,为并联的大功率功率因数校正变换器的数字控制提供了解决方案.     

稳定电源用直流有源滤波器的检测纹波电压控制方法

对一种特殊的高精度、低纹波大功率直流稳定电源的直流有源滤波器的主电路结构和抑制纹波的原理进行了分析,提出了检测纹波电压的直流有源滤波器控制方法.该方法通过检测负载的纹波电压来控制有源滤波器的输出,从而降低了负载电流纹波.这种方法的显著优点是在对传感器和电路元件精度要求不高的情况下,非常容易实现大功率直流稳定电源的低纹波要求.对一台实际应用的工业装置的测试表明,其电流纹波系数达到了1×10-5.     

基于UC3854的Boost电路的仿真与应用

有源功率因数校正技术对解决电源污染问题有着重要意义。本文引入建模分析法和状态空间法研究一种平均电流控制模式的Boost型功率因数校正技术,分析Boost变换器各个环节的电压、电流的变化情况,推导其状态方程,建立了Boost变换器的MATLAB仿真模型,并利用UC3854控制芯片,设计出一个基于平均电流控制模式的功率因数校正实验装置。仿真与实验结果的一致性表明该模型是有效的。     

数字控制单相boost-PFC系统的优化设计

提出一种具有低谐波失真、高功率因数、快速动态响应的数字PFC系统优化设计方法.从输入导纳的角度分析了影响电流波形失真的主要原因,提出一种在传统PI控制基础上结合前馈补偿的电流内环控制优化算法,减小输入电流谐波失真,提高功率因数;采用PI调节与惯性低通滤波相结合的电压外环控制方法,消除二次谐波影响,同时保证输出电压的快速响应.基于FPGA的实验结果验证了本方法的有效性,实验表明:本设计的功率因数校正电路总谐波失真为6.14%,功率因数可达99.85%.