三电平单级功率因数校正技术的研究

摘要

AC/DC功率变换器是电力电子装置中最常用的一种变换器，但是它的输入功率因数较低，已经成为最主要的谐波污染源。由于这类变换器应用广泛，其危害性也越来越为人们所关注，进入二十世纪九十年代以来随着一系列的谐波限制标准的颁布、实施，有源功率因数校正技术日益受到重视，并迅速发展起来。
　　 本文首先介绍了功率因数校正技术的基本原理和基本方法，对单级功率因数校正技术的现状进行了分析和对比。结合三电平功率变换技术，对一种较新颖的三电平单级功率因数AC/DC变换器进行分析和研究。该拓扑可在实现功率因数校正的同时，实现AC/DC功率变换，开关器件承受的电压应力为直流母线电压的一半，便于开关器件的选取；而且通过合理的设计可以实现开关管的零电压开通，降低了开关损耗。
　　 文中采用一种联合了状态空间平均和多频分析的方法对三电平单级PFC变换器进行建模。模型对变换器在CCM模式和DCM模式下的工作状态进行了完整的数学描述，并得到了变换器的小信号模型，该模型对变换器的稳态和暂态都有着较好的预测能力。
　　 本文通过理论分析、仿真研究，证实了这种三电平单级功率因数校正电路的合理性和可行性。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1课题的研究意义

1.2国内外研究现状

1.2.1功率因数校正技术

1.2.2三电平直流变换器

1.3研究的主要内容

第2章单级功率因数校正技术

2.1功率因数的基本定义

2.2功率因数校正原理

2.2.1 DCM PFC变换器

2.2.2 CCM PFC变换器

2.3单级PFC变换器中储能电容电压的问题

2.4单级PFC变换器的拓扑分析

2.4.1单开关拓扑

2.4.2两开关拓扑

2.4.3全桥拓扑

2.4.4谐振变换器在单级PFC变换器中的应用

2.5本章小结

第3章三电平单级PFC变换器的稳态分析

3.1三电平单级PFC变换器的拓扑结构及工作原理

3.1.1三电平单级PFC变换器主电路拓扑

3.1.2变换器工作原理

3.2变换器的稳态分析

3.2.1 PFC级的稳态分析

3.2.2谐振电路的稳态分析

3.3仿真结果及分析

3.4本章小结

第4章三电平单级PFC变换器的动态分析

4.1单级PFC变换器模型的分析与建立

4.1.1 CCM模式

4.1.2 DCM模式

4.2小信号模型

4.3仿真结果及分析

4.4本章小结

结论

致谢

参考文献

附录：PSIM仿真电路图

攻读硕士学位期间发表的论文