基于软开关技术交错并联功率因数校正电路研究与设计

发布时间：2017-05-01 16:01

  本文关键词：基于软开关技术交错并联功率因数校正电路研究与设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着AC-DC变换器在电力电子设备中得到广泛应用,谐波污染问题愈发引起人们的重视。为减小谐波对电网的污染,许多国家制定了输入电流谐波抑制的标准,以保证电网的安全运行。其中,输入功率因数成为衡量电气设备性能的关键指数。功率因数校正技术(Power Factor Correction,PFC)是消除电力电子设备谐波污染、提高功率因数的有效方法。功率级的提升使得传统功率因数校正变换器的使用受到限制,而将交错并联技术引入功率因数校正电路中,能够有效降低功率器件电流电压应力。同时,开关电源等电力电子设备朝着高频化、小型化方向发展,开关频率不断提高,导致开关损耗不断加剧。为此,本文采用软开关技术作为解决开关损耗的一种有效途径。首先,本文综述了国内外功率因数校正技术研究发展现状,简要分析了无源与有源功率因数校正的优缺点,并详细介绍了有源功率因数校正的基本原理和控制方法；其次,通过对几种软开关技术的基本工作原理和常用的零点流、零电压转换电路工作原理详细分析,本文发现传统的零电压转换电路存在不足之处,并提出一种改进型的零电压转换方案。在该方案中,通过谐振网络可以使主开关、辅助开关管和二极管等元件实现软开关工作,降低了开关损耗以及二极管的反向恢复损耗,提高电路的电磁兼容能力；针对功率元器件电压电流应力较大的问题,该方案引入了交错并联技术,有效降低电感和主二极管的电流应力；最后,以Boost变换器作为主电路拓扑,结合改进型零电压转换电路和交错并联技术,控制电路选用基于平均电流模式的UC3854控制器,采用移相驱动方式驱动交错并联电路,分别产生两路Boost电路主、辅开关的驱动信号,本文研究设计了一种交错并联零电压转换BoostPFC电路,计算出主电路控制电路以及谐振元器件的参数设置。本文采用PSIM软件对电路进行仿真分析,通过与现有的有源功率因数校正方案的对比,进一步改善和优化设计方案。本研究对仿真电路进行了性能测试,得到测试结果。根据测试波形结果及数据,验证了本文设计的电路很好地达到设计要求。
【关键词】：功率因数校正 软开关 交错并联 Boost变换器
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TM46
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-13
• 第一章 绪论13-16
• 1.1 课题研究的背景及意义13-14
• 1.2 国内外研究现状与分析14
• 1.3 本课题的研究内容14-15
• 1.4 本章小结15-16
• 第二章 功率因数校正基本原理16-30
• 2.1 功率因数定义16-17
• 2.2 功率因数校正方法17-18
• 2.3 APFC主电路拓扑结构18-23
• 2.3.1 Buck变换器18-20
• 2.3.2 Boost变换器20-21
• 2.3.3 Buck-Boost变换器21-23
• 2.4 PFC控制策略23-29
• 2.4.1 连续导电模式(CCM)24-27
• 2.4.2 不连续导电模式(DCM)27-29
• 2.5 本章小结29-30
• 第三章 传统软开关电路30-36
• 3.1 软开关技术基本原理30-32
• 3.2 软开关电路的分类32-35
• 3.2.1 准谐振电路32
• 3.2.2 零开关PWM电路32-33
• 3.2.3 零转换PWM电路33-35
• 3.3 本章小结35-36
• 第四章 改进型ZVT-PWM交错并联电路设计36-55
• 4.1 交错并联Boost PFC电路36-38
• 4.2 改进型ZVT-PWM Boost PFC电路38-40
• 4.3 ZVT-PWM交错并联Boost PFC变换器主电路拓扑40-41
• 4.4 主电路设计41-43
• 4.4.1 输入电感41-42
• 4.4.2 输出电容42
• 4.4.3 输入整流桥42-43
• 4.4.4 功率MOSFET43
• 4.4.5 升压二极管43
• 4.5 控制回路设计43-50
• 4.5.1 控制芯片的选择43-45
• 4.5.2 检测电阻45
• 4.5.3 限制电路峰值电流45
• 4.5.4 乘法器设置45-48
• 4.5.5 振荡器设计48
• 4.5.6 反馈补偿网络48-50
• 4.6 交错控制电路设计50-52
• 4.6.1 交错控制原理50-51
• 4.6.2 交错控制电路设计51-52
• 4.7 软开关控制电路设计52-54
• 4.7.1 软开关控制原理52
• 4.7.2 软开关控制电路设计52-54
• 4.8 驱动电路设计54
• 4.9 本章小结54-55
• 第五章 电路仿真测试55-60
• 5.1 仿真结果及分析55-59
• 5.2 本章小结59-60
• 总结与展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读学位期间发表的论文65-67
• 致谢67

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本文编号：339189