基于单周期控制策略的新型高效率PFC电路研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianjiantao456
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有源功率因数校正(APFC)技术作为减少谐波污染,提高电能质量的主要手段之一,逐渐受到人们的关注与重视,成为电力电子领域的热门研究方向。本文研究了一种基于新颖的高效率PFC主电路与单周期控制相结合的单相PFC方案,改善了当前传统PFC方案的种种缺陷。传统的PFC方案使用整流桥与Boost电路结合作为主电路结构,导通损耗较大,因此,本文通过比较分析由传统Boost电路衍生的两种新颖高效率PFC主电路工作原理与结构,详细分析其共模干扰问题并由此选择单电感结构无桥PFC电路作为主电路拓扑。提高了电路的转换效率。传统典型PFC方案中通常选择使用乘法器的直接电流控制,存在控制电路复杂,且抗扰性较差的问题。本文引入新型的非线性控制—单周期控制作为此PFC电路的控制策略。在对其控制原理与性能优势分析的基础上,对电感电流不同工作模式时单周期控制应用于PFC电路的实现方案进行比较研究,进而确定本电路使用电流连续模式,上升沿调制的控制方式。作为非线性的控制策略,单周期控制应用于PFC电路中具有特殊的性能优势。分析可知,本电路具有良好的抗干扰能力和连续功率因数校正功能。在参数设计与理论分析的基础上,搭建电路仿真模型,仿真验证了电路可行性及其控制优势。由于电路独特结构形式和控制需要,与传统Boost-PFC电路相比,输入电流检测较为复杂。为此设计实现基于霍尔电流传感器的检测电路,为进一步降低成本,将霍尔器件与绝对值电路相结合,实现了准确可靠的电流检测电路。最后搭建一个400W功率容量的硬件电路对本PFC方案进行实验验证。电路结果波形表明,所设计电路能够很好实现功率因数校正功能。同时具有传统PFC方案所不具备的性能优势。
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