面向交错并联Boost PFC电路的数字控制研究

发布时间：2017-10-17 00:02

  本文关键词：面向交错并联Boost PFC电路的数字控制研究

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【摘要】：随着数字控制理论及半导体技术的发展,电源技术控制数字化的实现成为电力电子技术发展的重点研究方向之一。功率因数校正(PFC)技术是提高电网可靠性和电能质量的有效途径,是开关电源领域的研究热点。在本文中,选取交错并联Boost PFC电路作为被控对象开展数字控制研究,以实现高功率密度电源模块控制功能的数字化为目标,基于数字电源控制芯片UCD3138,完成相关闭环控制算法设计研究。课题成果重点完成了控制算法的设计、技术实现及验证。与传统模拟控制技术相比,研究成果表明采用数字控制技术的交错并联Boost PFC电路具有良好的性能。针对交错并联Boost PFC数字控制研究,本文主要从以下几个方面展开:1、对电流连续模式(CCM)工作下交错并联Boost PFC变换器进行工作原理分析,重点说明了输入电流纹波与单相PFC的输入电流纹波的关系,并对电感、电容等主电路参数进行设计。为方便数字控制器的设计还对主电路建立了小信号模型。2、对几种控制方法进行对比,选择数字平均电流控制作为控制方法。结合主电路的小信号模型,对电压外环和电流内环进行设计,并通过双线性变换法数字化。同时对两相电感中出现的电流不平衡问题进行分析,并通过数字方法加以解决。3、基于数字电源控制芯片UCD3138对电路控制部分进行软件设计。电压外环与电流内环均为分段的数字PID控制,并提出一种优化动态性能的方法。同时还提出一种防止启动过冲的控制方法。通过数字控制方法对轻载管理、X电容交流电流补偿等进行了优化。4、通过仿真和实验对数字控制的交错并联Boost PFC电路进行验证,所采用的方法具有良好的效果:启动没有输出过冲,具有良好的动态性能且具有较高的功率因数和较低的THD。
【关键词】：交错并联Boost PFC 小信号模型 数字控制 环路补偿 无过冲启动
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.1 课题背景及研究意义10-13
• 1.2 国内外研究状况13-16
• 1.3 交错并联Boost PFC数字控制的关键技术16-17
• 1.4 本文研究的主要内容及各章节安排17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 交错并联Boost PFC变换器分析19-32
• 2.1 交错并联Boost PFC变换器的工作原理分析19-24
• 2.2 主电路参数的设计24-28
• 2.3 交错并联Boost PFC小信号模型的建立28-31
• 2.4 本章小结31-32
• 第三章 数字控制器选择和环路补偿设计32-53
• 3.1 控制方式的介绍及选择32-37
• 3.1.1 峰值电流控制模式32-33
• 3.1.2 平均电流控制模式33-34
• 3.1.3 滞环电流控制模式34-35
• 3.1.4 占空比预测控制35-36
• 3.1.5 基于数字控制的平均电流控制方法36-37
• 3.2 电流平衡方式的数字控制设计37-39
• 3.2.1 逐周期占空比调节37-38
• 3.2.2 双电流内环控制调节38-39
• 3.3 数字控制器的选择39-47
• 3.3.1 UCD3138基本介绍39-40
• 3.3.2 UCD3138模数转换模块40-41
• 3.3.3 数字电源外设41-47
• 3.4 控制环路设计47-50
• 3.4.1 电流环控制器的设计47-49
• 3.4.2 电压环控制器的设计49-50
• 3.5 模拟控制器的数字化分析50-51
• 3.6 本章小结51-53
• 第四章 基于数字控制的软件设计53-66
• 4.1 软件结构设计54-55
• 4.2 软启动设计55-57
• 4.3 环路补偿设计57-60
• 4.3.1 电压外环设计57-59
• 4.3.2 电流内环的设计59-60
• 4.4 DPWM配置60-61
• 4.5 轻载时突发模式设计61-63
• 4.6 保护功能的设计63-65
• 4.7 其他功能设计65
• 4.8 本章小结65-66
• 第五章 交错并联Boost PFC电路的数字仿真与实验66-79
• 5.1 交错并联Boost PFC的数字仿真66-72
• 5.2 交错并联Boost PFC的实验分析72-78
• 5.2.1 元器件选型72-73
• 5.2.2 实验波形分析73-78
• 5.3 本章小结78-79
• 总结与展望79-81
• 参考文献81-86
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果86-87
• 致谢87-88
• 附件88

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1 石季英;刘建华;曹明增;李红艳;;交错并联技术在无损电阻中的应用[J];计算机仿真;2007年05期

2 陈文明;黄如海;谢少军;;交错并联Boost PFC变换器设计[J];电源学报;2011年04期

3 田密;南余荣;罗R，

本文编号：1045627