三相單開關(guān)零電流Cuk型功率因數(shù)校正器的研究

根據(jù)三相單開關(guān)功率因數(shù)校正(pfc)電路的工作原理,實現(xiàn)了專用時域仿真程序的編制,待求解的微分方程階次低,仿真速度高。通過與通用仿真程序的對比,證明了專用程序的有效性和高速性。

三相單開關(guān)boost型pfc電路,由于工作在不連續(xù)導電模式,分析起來十分繁瑣,設(shè)計不得不采用“試湊法”。本文根據(jù)電路的工作原理,利用平均法,把原電路簡化成一個工作于dcm的dc/dc變換器,使主電路的階次由三降為一,簡化模型可用于主電路參數(shù)設(shè)計,線性化處理之后,可在頻域設(shè)計輸出電壓調(diào)節(jié)器,因此使該類電路的設(shè)計擺脫“試湊法”。對比性的仿真說明,簡化模型能夠反映原電路的低頻大信號特性。樣機的實驗也說明有關(guān)分析正確

為了滿足輸入電流諧波限制標準,例如iec1000-3-2,在dc-dc變換器前加入一級功率因數(shù)校正變換器作為預調(diào)節(jié)器。但是對于有保持時間要求的電源,當輸入掉電時,由于受下一級dc-dc變換器占空比變化范圍的限制,預調(diào)節(jié)器電容上存儲的能量不能全部傳送到輸出端,因此需要較大容量的電容以提供要求的保持時間。該文提出1種新的預調(diào)節(jié)器,它可以充分利用預調(diào)節(jié)器的電容能量,因此在相同的條件下可以減小儲能電容,并且保持電容電壓低于450v。分析了這種變換器的工作原理,并在1個250w的原理樣機上進行了驗證,最后給出了實驗結(jié)果。

三相交流電源供電的較大功率變頻空調(diào)日益得到廣泛應用,帶來了三相整流器的功率校f問題。在簡要分析三相單開關(guān)部分有源pfc的基礎(chǔ)上,根據(jù)三相三線制、三相四線制供電方式的不同,提出了兩種結(jié)合有源pfc技術(shù)和無源pfc技術(shù)的buck型混合三相有源部分pfc方案,在對其工作原理進行簡要分析和仿真分析的基礎(chǔ)上,進行了實驗研究,所得結(jié)果驗證了所提出的三相部分pfc具有電壓與電流應力小、效率高、功率因數(shù)高、直流平均電壓較高的特點,各種負載下交流輸入側(cè)的各次諧波電流均滿足iec61000-3-2標準,中等負載以上時輸入功率因數(shù)高達0.98。

三相交流電源供電的較大功率變頻空調(diào)的廣泛應用,帶來了三相整流器的功率校正問題。根據(jù)三相三線制、三相四線制供電方式的不同,提出了兩種結(jié)合有源pfc技術(shù)和無源pfc技術(shù)的buck型混合三相有源部分pfc方案。在對其工作原理進行簡要分析的基礎(chǔ)上,進行了實驗研究,所得結(jié)果驗證了提出的三相部分pfc具有電壓與電流應力小、效率高、功率因數(shù)高、直流平均電壓較高的特點,各種負載下交流輸入側(cè)的各次諧波電流均滿足iec61000-3-2標準,中等負載以上時輸入功率因數(shù)高達0.98,效率高達0.98。

研究了基于單周期控制的三相六開關(guān)高功率因數(shù)整流器,推導了三相六開關(guān)升壓整流器的控制規(guī)律,設(shè)計了一種基于單周期控制技術(shù)的pfc控制器,完成了2kw三相高功率因數(shù)整流器的設(shè)計與試驗。試驗結(jié)果表明,該系統(tǒng)的功率因數(shù)可達0.991,實現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

諧波污染已引起世界各國的高度重視。功率因數(shù)校正(pfc)是治理諧波的一種有效方法。本文研究了基于單周期控制的三相三開關(guān)高功率因數(shù)整流器,推導了三相三開關(guān)升壓整流器的控制規(guī)律,設(shè)計了一種基于單周期控制技術(shù)的pfc控制器,該控制器不需要乘法器,更不需要對電源電壓進行檢測,其控制邏輯非常簡單且以恒定頻率工作。完成了7kw三相高功率因數(shù)整流器的設(shè)計與實驗研究,進行了穩(wěn)態(tài)與動態(tài)響應試驗,試驗結(jié)果表明系統(tǒng)的功率因數(shù)可達0.98,且實現(xiàn)了單位功率因數(shù)校正和低電流畸變。

通過對單周雙極性控制三相功率因數(shù)校正技術(shù)的工作原理、控制方法進行仿真研究,在單周雙極性控制下輸入電流能較好地跟蹤輸入電壓,驗證了采用該控制策略,功率因數(shù)校正系統(tǒng)具有動態(tài)響應快、易于平穩(wěn)等優(yōu)點。分析了單周雙極性控制下,在每個開關(guān)周期、不同開關(guān)時段、不同開關(guān)組合情況的電感電壓和電感電流的關(guān)系,經(jīng)過對saber模型仿真結(jié)果的分析,推導出電感電流紋波的數(shù)學表達式,得出了電流紋波與電感值、開關(guān)頻率和積分時間系數(shù)相關(guān)的結(jié)論。同時,系統(tǒng)參數(shù)一定時,當輸出電壓大于2倍的相電壓與積分時間系數(shù)的比值,可以減小電感電流紋波;輸入、輸出電壓一定時,電感電流紋波與電感值和開關(guān)頻率成反比;系統(tǒng)穩(wěn)定性范圍與負載大小及積分時間系數(shù)有關(guān)。

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介紹了一種電路結(jié)構(gòu)簡單的三電平三相高功率因數(shù)軟開關(guān)ac/dc變換技術(shù),可在實現(xiàn)功率因數(shù)校正的同時,實現(xiàn)ac/dc功率變換,直接獲得較低直流輸出電壓,并解決了交流側(cè)與直流側(cè)之間的電氣隔離及功率管的高耐壓和軟開關(guān)問題。在介紹主電路拓撲結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,分析了功率因數(shù)校正原理和電流斷續(xù)條件,并給出軟開關(guān)實現(xiàn)條件。通過計算機仿真驗證了這種功率變換技術(shù)的可行性。

采用偽相移式全橋零電壓零電流(pps-fb-zvzcs)變換器完成三相功率因數(shù)校正(pfc)和輸出電壓調(diào)節(jié)雙重功能,并能有效抑制直流母線電壓。本文對其進行了理論分析、關(guān)鍵參數(shù)計算、計算機仿真和實驗室樣機實驗驗證。實驗表明,其最大輸出功率為10kw,功率因數(shù)達到0.99,輕載時直流母線電壓小于800v。

在需要采用三相整流器的中大功率場合，可控或不可控整流電路產(chǎn)生的低功率因數(shù)高諧波含量電網(wǎng)電流導致了電網(wǎng)電壓畸變，增加了配電系統(tǒng)導體、變壓器損耗和中線諧波電流。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，有功率因數(shù)校正的三相整流器越來越受到人們的重視。本文的目的就是介紹三相高功率因數(shù)整流器的進展

軟開關(guān)技術(shù)可以抑制功率因數(shù)校正(pfc)電路中功率管開通時的電流上升率di/dt,同時降低關(guān)斷時的電壓上升率du/dt,使整個電路的效率得到提高。介紹了一種無損軟開關(guān)升壓(boost)功率因數(shù)校正變換器,詳細分析了電路的工作原理,并以此設(shè)計出一臺開關(guān)頻率為100khz,功率300w的樣機,并給出實驗波形。實驗結(jié)果表明,加入輔助電路結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)軟開關(guān),有效地改善開關(guān)管的工作波形。

提出了一種基于幅相控制、實現(xiàn)功率因數(shù)可調(diào)的三相pwm變流器控制方法。通過建立系統(tǒng)低頻數(shù)學模型,分別在整流和逆變狀態(tài)下,探討系統(tǒng)實現(xiàn)功率因數(shù)、從電網(wǎng)吸收或回饋容性、感性無功功率的動態(tài)調(diào)節(jié)過程。分析了控制角、受控的功率因數(shù)角、最大負載能力、最大回饋電網(wǎng)電能與調(diào)制深度、負載、電感量之間的關(guān)系。實驗表明,該pwm變流器具有控制簡便、相電流諧波較小等優(yōu)點。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展,各種電力電子設(shè)備應用于電網(wǎng),給電網(wǎng)帶來諧波問題,各種諧波濾波器也應運而生,但這只是一種先污染后治理的被動辦法,apfc是一種主動的辦法,它用于開關(guān)電源前級整流器,輸入電流為正弦波,不對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。全文圍繞一種新穎的基于隔離型cuk變換器的有源功率因數(shù)校正電路的設(shè)計,從cuk變換器的基本單元入手,分析了cuk變換器的工作原理,在此基礎(chǔ)上,確定了基于隔離型cuk變換器apfc電路的基本拓撲。

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，各種電力電子設(shè)備應用于電網(wǎng)，給電網(wǎng)帶來諧波問題，各種諧波濾波器也應運而生，但這只是一種先污染后治理的被動辦法，apfc是一種主動的辦法，它用于開關(guān)電源前級整流器，輸入電流為正弦波，不對電網(wǎng)產(chǎn)生污染。全文圍繞一種新穎的基于隔離型cuk變換器的有源功率因數(shù)校正電路的設(shè)計，從cuk變換器的基本單元入手，分析了cuk變換器的工作原理，在此基礎(chǔ)上，確定了基于隔離型cuk變換器apfc電路的基本拓撲。

針對傳統(tǒng)開關(guān)電源輸入功率因數(shù)低、諧波含量高、開關(guān)損耗大等缺點,提出了一款基于三相雙開關(guān)pfc電路的高功率因數(shù)軟開關(guān)電源。本文研究了三相雙開關(guān)pfc電路的六種工作模態(tài),分析了移相全橋zvspwm變換電路實現(xiàn)諧振軟開關(guān)的原理,提出一種高功率因數(shù)軟開關(guān)電源實用電路,并進行了仿真驗證及電路實現(xiàn)。實驗結(jié)果表明,實驗電路能夠有效提高電源的功率因數(shù),且所有開關(guān)管都工作在軟開關(guān)狀態(tài)。實驗電路具有高功率因數(shù)、低開關(guān)損耗、設(shè)計簡單、容易實現(xiàn)等優(yōu)點。

引言熒光燈鎮(zhèn)流器的整流濾波電路(如圖1所示)工作時會在電網(wǎng)中產(chǎn)生諧波。其產(chǎn)生機理是:交流電壓經(jīng)過整流和電容濾波后,在濾波電容c上得到一個直流電壓uc。由于uc的存在,在交流輸入電壓的絕對值〡u入〡<uc時,整流電路的所有二極管都處

本文首先基于三相靜止坐標系的典型控制方案與基于d-q同步旋轉(zhuǎn)坐標系的矢量控制方案作了比較,然后運用功率平衡的原理對本文給出的矢量控制方案進行了系統(tǒng)設(shè)計,并在此基礎(chǔ)上提出一種前饋控制策略并進行了仿真驗證。

在給出非正弦波電流功率因數(shù)的定義基礎(chǔ)上,提出了一種改善變頻空調(diào)器功率因數(shù)的電路,說明其工作原理,并給出了仿真電流波形和電流諧波頻譜波形。實驗結(jié)果證明:改進后的變頻空調(diào)器在改善功率因數(shù)方面是有效的,并在實際中獲得了運用

單級功率因數(shù)校正變流器的研究已經(jīng)得到了比較廣泛的開展,但其在大功率變流器中的實際應用卻受到較高開關(guān)電壓應力因素的限制,為此分析了單級功率因數(shù)變流器產(chǎn)生高電壓開關(guān)應力的內(nèi)在原因,提出了降低過高電壓應力的幾種方案,并進行了電路分析和仿真實驗。根據(jù)實驗及電路分析結(jié)果,串聯(lián)電容充電、并聯(lián)電容放電方案以及變壓器繞組電壓負反饋方案,在降低開關(guān)管電壓應力方面是2種優(yōu)化的解決方案

單周期控制方式是一種大信號非線性模擬控制方式。它僅需要幾個數(shù)字邏輯器件就可完成單位功率因數(shù)的控制任務,具有結(jié)構(gòu)簡單、響應速度快的優(yōu)點。本文對基于單周期控制的三相三開關(guān)三電平整流器(vienna)進行了深入研究,推導了其單周期控制方程,并分析了在兩個輸出電容電壓不相等情況下的電壓平衡問題,說明了在單周期控制方式下輸出電容電壓可以達到平衡狀態(tài)。最后進行了整個系統(tǒng)的仿真與試驗驗證,仿真與試驗結(jié)果證明了理論分析的正確性。