带输入功率因数校正的可调式脉冲功率电源的研究

摘要

目前功率脉冲技术在各项技术中的应用越来越广泛，直接接入电网的脉冲电源应用己经非常普遍，其前置级AC/DC变换部分都采用二极管桥式整流加大容量电容滤波电路，网侧输入电流呈现严重非正弦性特征，谐波电流及波形失真大，功率因数低，而且严重污染电网电压。为使这项技术走向成熟，本文把功率因数校正技术与功率脉冲发生技术相结合，并通过对开关器件的控制，得到幅值、频率和脉宽都可调，功率因数较高的高压脉冲。
　　为兼顾升压和功率因数校正，本文在比较了多种有源功率因数校正电路拓扑结构的基础上，设计了Boost电路作为功率因数校正的主电路，采用基于SPWM控制芯片UC3854，通过输出电压环和输入电流环的控制，实现了输出400V稳定直流电压和功率因数校正的目的，并用MATLAB对此系统进行了仿真，仿真结果和理论分析一致。
　　为进一步提高脉冲电压幅值并使其可调，又设计了以Boost电路和脉冲变压器组成的升压调幅电路，通过改变Boost电路开关的占空比来改变脉冲幅值。
　　为实现可调的脉冲脉宽和频率，设计了IGBT驱动电路，输出脉冲脉宽和频率由驱动电路的输入信号决定，对整个系统的主回路在PSpice9的环境下进行了仿真，结果表明输出功率脉冲的幅值、脉宽和频率都可调。
　　仿真结果表明：采用以控制芯片UC3854为核心的有源功率因数校正电路可以显著的提高系统的功率因数，两级Boost电路+脉冲变压器的主电路升压方案升压效果很好。

目录

带输入功率因数校正的可调式脉冲功率电源的研究

RESEARCH ON THE ADJUSTABLE PULSED POWER SUPPLY WITH INPUT POWER FACTOR CORRECTION

摘 要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外高功率脉冲电源的发展概述

1.3 功率因数校正(PFC)问题的提出

1.4 本文主要研究内容

第2章 系统总体分析

2.1 功率脉冲电源的实现方案

2.2 功率因数校正技术(PFC)简介

2.2.1 PFC技术的发展

2.2.2 提高功率因数的几种方法

2.2.3 系统控制方法

2.3 各功能模块的技术指标

2.4 本章小结

第3章 Boost-APFC模块的设计

3.1 Boost-APFC模块的理论分析

3.1.1 电路的工作模式

3.1.2 输出电流 的分析、输出电容 的选择

3.2 UC3854 APFC电路工作原理

3.2.1 平均电流控制法

3.2.2 控制电路设计

3.3 系统元器件参数设计

3.3.1 升压储能电感器的设计

3.3.2 功率二极管D的选择

3.3.3 功率开关管T的选择

3.4 本章小结

第4章 升压模块和脉冲发生模块的设计

4.1 脉冲放电模块的设计

4.1.1 脉冲变压器的设计

4.1.2 IGBT的选择与保护

4.2 驱动电路的设计

4.2.1 IGBT对驱动电路的要求

4.2.2 基于EXB841的IGBT 驱动电路

4.3 本章小结

第5章 仿真分析与系统调试

5.1 基于MATLAB的APFC仿真分析

5.2 基于PSpice9仿真分析与研究

5.3 驱动电路的实验波形

5.4 本章小结

结 论

参考文献

附录1

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致 谢