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一种新型单级隔离式功率因数校正技术研究

作　者: 鲁志本
导　师: 贲洪奇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 电气工程
关键词: 功率因数校正单相单级隔离式单周期控制无源箝位
分类号: TM461.5
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
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引　用: 2次
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内容摘要

传统的整流装置大都采用二极管整流或相控整流,这些电路存在交流侧波形畸变严重、谐波污染大、功率因数低等缺点,对电网污染较大。有源功率因数校正技术(PFC)作为一种有效的谐波抑制方法,得到了广泛而深入地研究与应用。单相PFC电路以其结构简单,控制方便等特点,广泛应用于通讯电源、UPS等设备中。单相单级PFC以高效率、高性能、高功率密度、低成本为目标,符合电力电子发展的趋势和要求。本文在分析目前国内常见的单相单级隔离PFC结构的基础上,结合升压式变换器工作原理,提出了一种新型拓扑,该拓扑不仅能够很好的实现功率因数校正,而且还可以改善电路的响应速度,吸收变压器漏感在电路换流过程中产生的电压尖峰。本文介绍了所提出的新型变换器实现功率因数校正的基本原理,对其工作模态进行了详细的分析。分析了变换器产生偏磁的机理,并给出了抑制偏磁的方法。在控制方式上,本文引入单周期控制作为此PFC电路的控制策略,对其控制原理与性能优势进行分析,并对其控制电路进行了详细的设计。另外,利用仿真对主电路工作原理进行了验证。在理论分析及仿真分析的基础上,设计了实验电路,验证了理论分析和设计思想的正确性。由实验结果可知,该变换器具有较高的功率因数,箝位电路可以很好的吸收变压器漏感在电路换流过程中产生的电压尖峰。另外,本拓扑还可以改善系统的响应速度。因此,该变换器有着广阔的发展前景。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-7
第1章绪论  7-17
  1.1 课题背景及研究的目的意义  7-8
  1.2 国内外在该方向的研究现状及分析  8
  1.3 典型单级隔离式PFC变换器拓扑结构  8-15
    1.3.1 几种改进的单级隔离PFC变换器拓扑结构  9-11
    1.3.2 常用的PFC控制方法  11-15
  1.4 主要研究内容  15-17
第2章变换器的工作原理分析  17-29
  2.1 引言  17
  2.2 变换器主电路结构的提出  17-18
  2.3 功率因数校正原理分析  18-19
  2.4 变换器工作模态分析  19-23
  2.5 变换器偏磁产生机理及其抑制策略  23-28
    2.5.1 普通全桥变换器的偏磁现象  23-24
    2.5.2 全桥变换器的偏磁机理分析  24-27
    2.5.3 本拓扑特有的偏磁现象及其抑制策略  27-28
  2.6 主电路仿真分析  28
  2.7 本章小结  28-29
第3章单周期控制及其在电路中的实现  29-36
  3.1 引言  29
  3.2 升压电感工作模式的确定  29-30
  3.3 单周期控制在本电路中的应用  30-32
  3.4 单周期控制性能优势仿真分析  32-35
    3.4.1 输入电压扰动抑制  32-33
    3.4.2 负载变化扰动抑制  33-34
    3.4.3 跟踪控制基准能力  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第4章控制电路设计  36-43
  4.1 引言  36
  4.2 控制时序设计  36-40
    4.2.1 IR1150 控制信号的产生  36-40
    4.2.2 四路控制信号的产生  40
  4.3 驱动电路设计  40
  4.4 电流采样设计  40-42
  4.5 本章小结  42-43
第5章实验设计与分析  43-54
  5.1 引言  43
  5.2 主电路设计  43-47
    5.2.1 输入电感设计  43-46
    5.2.2 功率器件选择  46
    5.2.3 隔直电容计算  46-47
    5.2.4 变压器变比设计  47
  5.3 实验分析  47-53
    5.3.1 功率因数校正功能验证  47-49
    5.3.2 对输出纹波的抑制  49-50
    5.3.3 箝位电路功能验证  50
    5.3.4 电路偏磁的验证分析  50-51
    5.3.5 变换器效率分析  51-53
  5.4 本章小结  53-54
结论  54-55
参考文献  55-59
硕士学位期间发表的学术论文  59-61
致谢  61

一种新型单级隔离式功率因数校正技术研究

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