变频空调数字PFC系统的研究

摘要

为了抑制谐波污染，改善电网品质，并符合家电谐波标准，变频空调的电源前级多带有功率因数校正环节。随着集成电路的不断发展和数字控制技术的不断成熟，变频空调功率因数校正环节的数字化控制成为研究热点之一。
　　目前，大多数的PFC数字控制算法是从以平均电流算法为代表的模拟PFC控制策略上转移过来的。由于传统的平均电流算法较为复杂，运算量较大。本文研究了一种新型的简单PFC算法。这种算法以占空比预测的方式代替了平均电流算法中电流环。这种基于占空比预测的PFC数字算法运算量较小，能直接抑制由输入电压有效值波动引起的输出电压波动，有更快的电流跟踪特性，非常适合应用于低成本的数字芯片控制中。
　　传统的PFC算法的电压反馈环带宽较窄，仅为15Hz左右。在负载变化比较大时，其输出电压动态响应很差。因此，本文提出一种输出电压快速动态响应的算法，其电压反馈环的带宽能达到200Hz。这种方法对采样后的输入电压波形进行修正，使得在电压反馈环的带宽为200Hz时，电感电流的参考值仍然为正弦，从而兼顾了快速的输出电压动态响应和高的功率因数。
　　本课题开发的数字PFC系统以IRMCF343为主要控制芯片。IRMCF343为独特的不对称双核结构。与实时控制有关的MCE内核采用图形化的编程方式，8051内核采用文本编程方式。本文完成了上述控制算法的图形化编程和8051内核的程序编写。并分别以实验来验证占空比预测算法和输出电压快速动态响应算法。
　　最后，本文给出了硬件平台的设计。在数字PFC中，不同算法可以在同一个硬件平台下实现。本课题设计了一台输出功率1500W，输出电压380VDC的实验样机。实验结果满足设计要求，达到了良好的校正效果。

目录

变频空调数字PFC系统的研究

RESEARCH ON DIGITAL PFC OF VARIABLE FREQUENCY AIR CONDITIONING SYSYTEM

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 数字控制技术概述

1.4 本文研究的主要内容

第2章 基于占空比预测算法数字PFC的研究

2.1 引言

2.2 Boost 拓扑分析

2.3 典型的PFC控制方法介绍

2.4 占空比预测控制方法

2.5 本章小结

第3章 占空比预测算法软件实现

3.1 软件实现平台

3.2 MCE程序设计

3.3 8051内核程序的编写

3.4 实验结果及数据分析

3.4 实验结果及数据分析

3.5 本章小结

第4章 输出电压快速动态响应算法的研究

4.1 引言

4.2 输出电压纹波分析

4.3 快速动态响应的数字PFC算法

4.4 软件实现

4.5 实验结果及数据分析

4.6 本章小结

第5章 硬件电路的设计

5.1 引言

5.2 PFC主功率电路的设计

5.3 EMI分析及其滤波器的设计

5.4 其他辅助电路的设计

5.5 本章小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致谢