数字控制有源功率因数校正技术研究

作　者: 王涛
导　师: 陈晓飞
学　校: 华中科技大学
专　业: 微电子学与固体电子学
关键词: 功率因数校正数字控制前馈补偿 Boost-PFC 数字 PWM 发生器
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

为减少电力电子装置对电网的谐波污染,同时提高输入功率因数,功率因数校(Power Factor Correction ,简称PFC)正技术成为电力电子领域的一个研究热点。鉴于数字控制的学位论文">数字控制相比传统模拟控制的一系列优点如控制策略更为灵活、性能稳定可靠、开发周期短、升级方便、成本更低等,研究功率因数校正技术的数字控制成为该领域一个重要的研究方向。相比DSP控制,FPGA控制可以实现并行算法,从而提高控制速度,优化瞬态响应特性,同时,还可以为控制器的IC实现打下基础。本文主要基于Boost-PFC,研究传统双环控制方法的FPGA实现,并在传统控制结构基础上增加了前馈补偿电路。首先介绍了功率因数校正技术的发展和研究现状,阐明了数字控制有源功率因数校正(APFC)技术研究的必要性。然后阐述了Boost型PFC电路的双环控制原理,采用平均状态空间法对Boost主电路建模,得到了功率级小信号模型。从理论上分析和设计了电流环和电压环控制器,并从输入导纳的角度论证了引入前馈补偿电路对提高功率因数的重要作用。最后讨论和分析了电流环和电压环控制器的数字运算流程和计数-延迟混合的脉冲宽度调制器的FPGA实现。Matlab/Simulink仿真结论和实验测试结果验证了本文设计的有效性,输出电压可稳定在400V,输入电流总谐波失真(THD)为6.14%,输入功率因数可达99.85%。本文的分析方法和设计流程可以为APFC的ASIC芯片的设计提供指导,为进一步研究APFC的集成电路控制芯片打下基础。

数字控制有源功率因数校正技术研究

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