模块化高功率因数整流器的研制

发布时间：2020-08-18 10:05

【摘要】：随着电力电子技术的发展,电力电子设备正朝着高频率,数字化,绿色化和模块化方向发展。本文研制了一种由Boost PFC变换器和移相全桥变换器级联的模块化高功率因数整流器。系统采用并联均流控制,其内部模块采用模拟与数字的混合控制。本文建立了前级PFC电路的小信号模型,推导其传递函数,采用平均电流控制的双环控制策略,设计了电压环和电流环。对后级软开关移相全桥电路,首先建立了小信号模型,并设计了输出电压外环与电感电流内环的双环PID控制器,但是,传统PID控制理论上只能在特定的工作点附近具有良好的控制性能。本文对传统建模与控制方法的深入分析之上,建立了以输入电压和负载作为变参数的线性变参数模型,使用变参数极值组合转换成多胞形模型。通过分析顶点的稳定性和设计控制器,研究了一种基于软开关移相全桥变换器的多胞形线性变参数模型的鲁棒性变增益控制策略的软开关移相全桥变换器。本文在高频整流器系统各级的模型与控制策略研究的基础上进行了样机的设计,首先对高频整流器系统的主电路参数进行了设计,详细地设计了模拟专用芯片UC2854的外围电路参数。对后级软开关移相全桥电路给出了以模拟芯片UCC28950作为电流内环,数字芯片TMS320F28035做电压外环的硬件设计,然后设计了高频整流器系统的电压环程序设计与均流方案设计,最后设计了软件部分程序控制的结构框架及主程序、子程序流程图。最后使用MATLAB对系统进行仿真,在理论上验证系统拓扑结构及控制策略的可行性同时,着重对比分析移相全桥传统PID控制与鲁棒性变增益调度控制,突出鲁棒性变增益调度控制的优势。搭建实验平台,设计与制作了3.2kW样机,实验结果表明,样机功率因数可达0.99以上,符合设计要求,后级软开关移相全桥电路基本实现零电压开通,带负载能力符合设计需求,模拟电流内环数字电压外环的控制器也具有较好特性。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TM461
【图文】：

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( )0idG sVsL= （2-另外 ( )R=S sG s R 。为了简化电流环，将 PWM 脉冲调节器的传递函数和主递函数组合如式（2-20）：( )( )( )2-o sPSTD s V R kG sV s V sL s+= = = （2-其中2o sV RkV L+= 。由上面得到的电流环各部分传递函数，可以得到电流环函数如式（2-21）：( ) ( )1 1 2 1 2 122 21 11 1i CA PSTk T s k k k T sG G s G ss T s s s T s+ += = × × = ×+ +（2-令51k = 6.631× 1 0， V4.5V+= ，51T1 10 = × ，62T1.397 10 = ×利用 MATLAB 画出电流环伯德图如图 2.9。

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（b）补偿后的电压环伯德图图 2.12 补偿前后的电压环开环伯德图补偿后的穿越频率为 18.1Hz，相角裕度为 48.8 度，满足控工程设计要求本章完成了平均电流控制策略下的 Boost PFC 电路的建模与电压环电流环。

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冲设计IN 由电阻器 RTMIN定义的。它的作用是控制整TMIN 是由下面等式定义：( 5.92 )nsTMINTMIN = ×R位为 k ，TMIN 单位为 ns，最小脉冲设计，根 127k TMINR =设计n 的信号是为逐周期电流限制。连接在 CS 和 G据设计图，为了防止电气噪音干扰，设计一个时就将进入过载保护模式，所以设计四路是周互感器将原边电流转换为电压信号，通过一个图 4.2 所示。

【参考文献】