三相单开关有源功率因数校正技术的研究

摘要

在AC-DC变换器中，由于二极管整流桥后接有大容量滤波电容，导致变换器输入功率因数很低，已成为产生谐波电流的主要来源，其危害越来越受到人们的关注。有源功率因数校正技术是一种有效的谐波抑制方法。其中三相有源功率因数校正技术是研究的热点。 本文提出一种全新的积分复位式变频控制策略，分别控制开关管导通时间和升压电感间断时间。三相Boost单开关变换器在开关管导通时间里，使输入电流跟踪输入电压即进行功率因数校正；在输入电感电流间断时间里，调节输出电压恒定。通过引入非线性积分器，在每个开关周期结束时进行积分器复位，消除偏差，使变换器具有一定的抗干扰性和鲁棒性。三相Boost单开关变换器不仅实现功率因数校正，同时在较宽负载变化范围内实现稳定输出。三相Boost单开关功率因数校正变换器采用了无源无损软开关技术，实现了功率开关管的零电压关断，在提高开关频率的同时，减少开关损耗，提高电路变换效率。 本文对三相Boost变换器进行了数学建模分析，根据功率守恒定律，推导出了系统传递函数，得出了其系统为非最小相位系统的结论，在此结论基础上，针对非最小相位系统的特点，设计了控制器。 通过PSPICE9.2仿真软件，对整个电路进行了仿真分析。仿真结果表明，仿真分析与理论分析有很好的一致性，仿真分析对于变换器的理论分析、参数设定、系统优化都起到了重要作用。

目录

文摘

英文文摘

第1章绪论

1.1课题研究的意义

1.2功率因数校正技术简介

1.3国内外三相PFC研究发展概况

1.3.1三相Boost单开关PFC电路

1.3.2三相桥式PWM整流电路

1.3.3其它三相多开关功率因数校正电路

1.4本课题研究的主要内容

第2章三相Boost变换器机理分析

2.1三相Boost主电路拓扑结构

2.2三相Boost主电路运行机理分析

2.3三相Boost变换器拓扑结构的数学建模

2.4本章小结

第3章系统控制策略的研究

3.1控制策略简介

3.2三相Boost电路控制器设计

3.2.1自动控制系统设计的基本理论

3.2.2三相Boost变换器控制器的设计

3.3本章小结

第4章三相Boost变换器软开关技术的应用

4.1软开关技术的提出

4.2软开关实现策略

4.3无源无损软开关工作机理分析

4.4无源无损软开关设计

4.5本章小结

第5章系统仿真分析

5.1变换器仿真模型电路的设计

5.1.1主电路仿真模型电路设计

5.1.2控制电路设计

5.1.3无源无损软开关仿真电路实现

5.1.4三相区间选择仿真电路的设计

5.2仿真分析

5.2.1无源无损软开关仿真分析

5.2.2三相Boost变换器闭环仿真分析

5.2.3三相Boost变换器抗干扰性仿真分析

5.2.4三相Boost变换器鲁棒性仿真分析

5.3本章小结

结论

参考文献

读学位期间发表的学术论文

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致谢