高功率因数单相PWM整流器的研究与设计

摘要

传统二极管整流电路和晶闸管相控整流电路在“绿色”电网的大背景下,已呈现出逐步被新型整流电路替代的趋势。PWM整流器具有高功率因数、输入电流正弦、输出电压可控及能量双向流动等优点。在中小功率场合,与一般PWM整流器相比,单相PWM整流器依靠相对低的成本及同样优异的性能,更具有竞争优势。
　　 论文以单相PWM整流器为研究对象,首先对工作原理进行了阐述,并建立了用开关函数描述的一般数学模型。分析了不同开关模式下的主电路工作状态,探讨了交流侧电感和直流侧电容的合理取值范围。介绍了几种常用的电流控制方法,并对固定开关频率PWM电流控制方法进行了重点研究。同时,为了提高同步电压信号的准确性,提出了用闭环控制的相位检测方法代替过零点检测的解决方案。
　　 建立了基于Matlab/Simulink的双闭环仿真模型。仿真结果表明单相PWM整流器具有良好的输入输出特性,但也存在交流输入电流三次谐波含量较高的不足。论文对三次谐波产生的因为进行了深入分析,并介绍了几种常用的滤波方法。在此基础之上,提出了一种简单易实现的滤波方法,仿真结果验证了该方法的有效性。
　　 最后,设计了单相PWM整流器的硬件电路,并给出了部分软件程序框图。