带有功率因素校正的ADDC变换器设计1.doc

唐 山 学 院毕 业 设 计设计题目： 带有功率因素校正的AC/DC变换器设计 系 别： 信息工程系 班 级： 10电本2班 姓 名： 张英铮 指 导 教 师： 孙茂松 2014年6月 日带有功率因素校正的AC/DC变换器设计摘 要 本文通过给定单相交流电源，通过电流检测，如果为单相交流电的话则送给单周期控制电路，通过单周期控制电路控制AC/DC无桥变换器。采用单周期控制控制无桥Boost电路的 PFC 的目标就是控制合适的变量，使输入电流与输入电压都为全波整流波形且相位相同，输入阻抗为一个纯电阻。应用功率校正技术使电感电流对输入电压跟随，使电网功率因数提高到接近1。首先系统的回顾了无桥 Boost PFC 整流电路，详细分析了各种无桥Boost PFC 电路的优缺点和适用场合。对传统 Boost PFC 电路与无桥 Boost PFC电路的效率做了比较分析，由于其特殊结构使得输入电压和电感电流的检测变的困难。本文使用单周期控制（One Cycle Control OCC）作为无桥 Boost PFC 电路的控制方案。 以Boost变换器为例分析了PFC控制器的控制规律,并给出了控制规律的稳定性分析。提出了一种新型的带中心抽头电感的Boost功率因数校正主电路,给出了详细的基于单周期控制的单相Boost高功率因数整流器的设计方案,完成了500WBoost功率因数校正器的试验样机。仿真与试验结果表明,基于单周期控制技术的单相高功率因数整流器的功率因数可达0.9811,控制方法简单、可靠和通用。 关键词：功率因数校正 无桥 Boost PFC 变换器 单周期控制 仿真AC/DC converter with power factor correction designABSTRACT In this paper ,through a given one-way alternating current, through the current, if for one-way alternating current is for one cycle control circuit. Through single cycle bridge control circuit control of ac/dc converter. With one cycle control circuit to control the Boost PFC circuit without bridge goal is to control the right variables, Make the input current and input voltage for the full-wave rectifier waveform and the same phase, input impedance is pure resistance. Application of power factor correction technology makes the inductance current follow the input voltage, to raise the grid power factor close 1. In this paper, a systematic review of BLPFC is presented, performance comparison between the conventional PFC boost rectifier and a representative member of the BLPFC family is perform The location of the boost inductor on the AC side makes it difficult to sense the AC line voltage . Based on the One Cycle Control technology, a general and novel PFC is controller proposed for single一Phase rectifiers. The Principle of the PFC controller for Boost converter is illuminated particularly, the stability of the Proposed PFC controller is analyzed. A novel Power fetor correction main circuit with center一tapped inductor is Proposed in this dissertation. Research on single一Phase Boost high Power factor rectifier is implemented. A 5OOW sample of Boost PFC system based on One Cycle Control is designed to verify the theoretical analysis. Simulation and experimental results Power that the Boost PFC rectifier with the proposed controller can achieve lowCurrent distortion and unity Power factor, its Power factor can reach 0.9811.The control method 15 simple, reliable and general. Keywords: PFC Bridgeless Boost PFC One Cycle Control Simulation目 录摘要-IABSTRACT.11第一章 概述.11.1功率因数校正的目的与意义.11.1.1功率因数的定义.11.1.2谐波的危害及限制标准.21.1.3谐波抑制与改善功率因数的措施.41.1.4课题研究的目的和意义.51.2国内外研究现状.61.2.1研究背景.61.2.2研究现状.71.2.2.1功率因数校正技术的研究现状.71.2.2.2单周期控制技术的国内研究现状.81.2.3功率因数校正器的建模和仿真.101.24与其他技术的联系.101.3本文主要研究内容.,.11第二章高功率因数整流器的拓扑结构与控制策略.132.1高功率因数整流器的拓扑结构.132.1.1单相PFC拓扑结构.,.,.,.132.1.2三相PFC拓扑结构.142.1.2.1三个单相BoostPFC变换器组成三相PFC整流器.142.1.22三相DCM单开关Boost整流器.142.1.23三相三开关Boost整流器.:.152.1.24三相CCMBoost整流器.,.152.1.25三相CCMBuck整流器.152.2PFC整流器的经典控制策略.162.2.1DCM控制模式.,.17.2.22CCM控制模式.182.2.2.1间接电流控制.,.182.2.2.2直接电流控制.182.3PFC整流器的新型控制策略.20 唐 山 学 院 毕 业 设 计第一章 概述1.1功率因素校正的目的与意义1.1.1功率因素的定义传统上功率因数(PF)(用cos表示,其中为电压与电流之间的相角这只有 当电压和电流均为正弦时才正确,一般意义上的功率因数定义为:PF=有功功率/视在功率=其中 P-有功功率V、I-电压、电流有效值在大多数情况下,输入电压是纯正弦的,其有效值为V,而输入电流为非正弦,含有大量的谐波,其有效值为:式中I】、乃、nI、电流的基波分量、二次谐波分量、n次谐波分量的有效值。假设基波电流i,滞后于输入电压v,相角差为稗,则有功功率和功率因数可以表示为:尸二叮cospl尸F=VIcos夕刀VI=石cos卯I/I(l一3a)(l一3b)定义畸变因子为:一,/了一Il/厕(1一4)于是PF=Zcos妇从式(卜5)可以看出,功率因数FP即为两个因子的乘积:(l一5)一个是相移因子ocs卯,也有文献称之为相移因数,它描述了负载的电抗特性;一个是畸变因子/,也有文献称之为失真因数,它与电流的波形有关。定义总谐波畸变率(升力。)为总谐波有效值与基波有效值之比,即:HDT一;I/l一厉/,1(1一6)由(l一4)、(l一5)式可得开力。与畸变因子z的关系为:一1/创1+工月。2(l一7)西北工业人学硕卜学位论文第一章概述由式(1一7)所得的计算值与实测值的对比如表1一1。表卜1己知尸F值时了厅D计算结果举例PPPFFF0.5812220.9903330.995550.99875550.9995555刀刀了。%(计算值)140001444l0