弧电源功率因数校正和并联控制的研究

摘要

电弧离子镀将真空电弧放电技术应用于电弧蒸发源的镀膜过程中,可以在不同材料上沉积具有不同性能的金属、非金属、化合物及多元合金等膜层,广泛应用于机械、电子和航空航天等工业领域。弧电源是真空电弧离子镀中提供和控制能量的关键设备,研制高功率因数及功率密度的弧电源已成为发展趋势。
　　本文对基于CCM的功率因数校正技术进行了深入的研究,综合考虑校正效果与成本后,选择了三相单开关电路作为三相APFC的主电路拓扑,并对其工作原理进行了分析;考虑到双闭环系统较好的跟随性与抗扰性,选择平均电流模式作为控制模式,该模式具有对噪声不敏感的优点。结合主电路拓扑分析了其校正的原理,根据小信号模型设计了电压调节器与电流调节器的结构和参数,并对所设计的电路进行了仿真验证,证明了电路的合理性。
　　其次对经过功率因数校正的高压输入场合下直直变换方案进行了选取,对输入串联输出并联移相全桥(ISOP-PSFB)组合变换器进行了详细介绍。通过对比,选择共用占空比控制策略来实现输入均压和输出均流,分析了其工作原理和可行性,推导了模块参数不同对均压均流的影响。
　　在理论推导基础上,通过仿真对理论进行了验证,同时设计并搭建实验平台,进行了相关实验;通过仿真和实验结果,验证了理论分析和参数设计的正确性。

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1 绪论

1.1 弧电源的现状和发展趋势

1.2 弧电源中的关键技术研究

1.3 本文主要研究内容及结构安排

1.4 本章小结

2 基于CCM的Boost PFC电路的研究

2.1 三相APFC控制方案

2.2 三相单开关APFC主电路校正原理分析

2.3 基于平均电流模式的APFC数学模型分析

2.4 本章小结

3 ISOP-PSFB组合变换器的研究

3.1 低压大电流开关电源系统设计

3.2 移相全桥-倍流整流PWM DC/DC变换器工作原理

3.3 ISOP-PSFB组合变换器研究

3.4 本章小结

4 弧电源电路参数设计

4.1 三相APFC电路参数设计

4.2 逆变-倍流整流电路参数设计

4.3 本章小结

5 仿真与实验结果分析

5.1 弧电源仿真分析

5.2 实验结果分析

5.3 本章小结

6 总结

致谢

参考文献

附录：作者在攻读硕士学位期间发表的论文