基于GaN器件的空调用图腾柱无桥BoostPFC变换器研究

发布时间：2021-04-06 22:31

　　传统空调压缩机驱动系统中交流侧和直流侧之间的整流电路通常由二极管组成的不控整流电路构成,母线侧采用大容值的电解电容滤除母线上存在的低频谐波。然而,不控整流电路导致网侧功率因数降低并产生较显著的电网电流谐波。电网输入功率因数过低会使设备的运行效率下降,给电网造成能源浪费,并且电网输入电流总谐波过高对电网有严重的污染。为解决上述问题,可将基于GaN功率器件的图腾柱无桥Boost PFC电路拓扑取代不控整流电路应用于空调压缩机驱动系统中,以起到提升电网功率因数、减小电网输入电流谐波并提高电路效率的作用,对降低空调能耗、实现节能减排具有重要意义。为了完成图腾柱无桥Boost PFC变换器总体方案的设计,首先分析电路的工作模态,然后对控制系统进行设计。控制系统采用电压和电流双闭环控制方式,电路工作在CCM模式下的平均电流模式。其次,对变换器进行硬件设计,主要对变换器元器件进行选型并对参数进行计算。最后,对选定的磁性元件和功率器件进行损耗计算,验证了所设计的变换器可以满足设计要求。研究图腾柱无桥Boost PFC变换器高功率因数闭环控制策略,在利用状态空间平均法得到变换器的功率级传递函数的基础上,... 

【文章来源】：哈尔滨工业大学黑龙江省 211工程院校 985工程院校

【文章页数】：77 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图4-12双脉冲实验电路pspice仿真模型

哈尔滨工业大学工学硕士学位论文-58-图5-23 变换器效率折线图图5-24 功率因数和输入电流谐波折线图5.4 本章小结本章在 Simulink 仿真平台上对图腾柱无桥 Boost PFC 变换器进行系统仿真验证，并在电网电压突变以及负载突变的条件下进行仿真分析，验证所设计的控制系统的有效性。通过在基于 GaN 功率器件的空调压缩机驱动系统实验平台上，在不同输入功率等级下进行实验测试。随着功率等级的提高，输入电流对电网电压的跟踪性能越好，波形畸变越小，网侧功率因数越高，且变换器效率始终保持在较高水平，验证了所设计系统的性能。

-58-图5-23 变换器效率折线图图5-24 功率因数和输入电流谐波折线图5.4 本章小结本章在 Simulink 仿真平台上对图腾柱无桥 Boost PFC 变换器进行系统仿真验证，并在电网电压突变以及负载突变的条件下进行仿真分析，验证所设计的控制系统的有效性。通过在基于 GaN 功率器件的空调压缩机驱动系统实验平台上，在不同输入功率等级下进行实验测试。随着功率等级的提高，输入电流对电网电压的跟踪性能越好，波形畸变越小，网侧功率因数越高，且变换器效率始终保持在较高水平，验证了所设计系统的性能。

【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GaN-HEMT并联的航空电机驱动系统设计研究[J]. 张亮,花婷,朱纪洪,杨婷,陈国栋,马超.  电机与控制应用. 2018(05)
[2]增强型GaN MOSFET与Si MOSFET在单相全桥逆变器中的性能比较[J]. 邓孝祥,李鹏,戴超凡,杨荣浩.  大功率变流技术. 2017(06)
[3]基于GaN HEMT同步整流Buck变换器研究[J]. 羊志强,徐大伟,李新昌,程新红.  电力电子技术. 2017(09)
[4]中国房间空气调节器行业节能减排潜力分析[J]. 刘援,王雷,韵晋琦.  气候变化研究进展. 2015(03)

博士论文
[1]面向光伏逆变系统的氮化镓功率器件应用研究[D]. 张雅静.北京交通大学 2015

硕士论文
[1]临界连续模式高效率无桥PFC整流器研究[D]. 徐厚建.浙江大学 2018
[2]基于宽禁带器件的光伏逆变器研究与实现[D]. 韩阳.中国科学院大学(中国科学院工程管理与信息技术学院) 2017
[3]基于氮化镓晶体管的高频车载DC-DC变换器的研究[D]. 向俊霖.南京航空航天大学 2017
[4]无电解电容空调永磁压缩机驱动系统高功率因数控制[D]. 齐江博.哈尔滨工业大学 2016
[5]断续模式无桥Boost PFC变换器的研究[D]. 高伟俊.南京航空航天大学 2016
[6]图腾柱无桥PFC变流器研究[D]. 陈喜亮.浙江大学 2014



本文编号：3122274