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Boost PFC输入电流畸变的研究

作　者: 熊飞
导　师: 张军明；钱照明
学　校: 浙江大学
专　业: 电力电子与电力传动
关键词: 有源功率因数校正器 寄生参数 傅里叶分析 电流谐波总畸变 电感电流数学模型 电感电流平均模型
分类号: TM46
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


单相APFC技术是电力电子的重要组成部分,并已广泛应用于中小功率场合,其性能与控制方式、工作模式及参数设计均有密切联系。PFC电路主要元器件的非理想特性对电路输入电流谐波畸变有着重要的影响,并严重影响着电网路得电能质量,本文就是对电路主要元器件的非理想特性进行具体分析、量化和总结,并根据具体问题给出解决方案。本文首先对应用最为广泛的Boost PFC技术工作方式、控制策略等进行了回顾和总结,并结合电路特点总结出电路中存在的主要元器件的非理想特性。再次,本文从对传统平均电流模型的分析出发,通过电感电流的数学函数建立电感电流数学模型,确定了影响电路电流畸变的主要寄生参数,并提出了新型的断续模式下和临界模式下的平均电流数学模型,通过数学模型系统分析了各方式下电路主要元器件非理想特性(包括开关器件的寄生结电容、电感磁芯损耗等)对输入电流谐波畸变的影响。最后,本文通过仿真及实验对各方式下的电路寄生参数影响进行了分析,在获得各个参数影响力的同时,也对电路数学模型进行了验证。针对整流桥堆,输入电容,开关管,电感和二极管等主要器件的非理想特性展开了详细讨论,依据数学模型分析和实验现象给出相应的电路优化方案,做出了总结,并根据现有数学研究和实验研究中的不足做出了前景展望。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-9
第一章 绪论  9-28
  1.1 背景  9-12
  1.2 Boost型功率因数校正技术研究现状  12-24
    1.2.1 Boost PFC前级电路的工作模式及特点  13-15
    1.2.2 Boost PFC前级电路的控制策略及特点  15-24
  1.3 Boost PFC主要器件非理想特性的研究  24-26
    1.3.1 线路损耗的研究  24
    1.3.2 Boost开关管和二极管的结电容特性  24-25
    1.3.3 整流桥堆和输入滤波电容的电压箝位特性  25-26
  1.4 本论文主要研究内容和目标  26-28
    1.4.1 谐波分析的数学模型  26-27
    1.4.2 开关元件的结电容  27
    1.4.3 Boost电感损耗对电流谐波的影响  27
    1.4.4 整流桥堆和输入电容箝位特性的影响  27-28
第二章 电路数学模型的建立  28-55
  2.1 电路主要寄生参数的选取和确定  28-31
    2.1.1 MOSFET中寄生参数  28-29
    2.1.2 功率二极管的寄生参数  29-30
    2.1.3 Boost电感的寄生参数  30-31
  2.2 PFC电路主要定义和计算  31-37
    2.2.1 功率因数和THD的计算  31-32
    2.2.2 PFC主电路的设计  32-37
  2.3 传统的电感电流平均模型分析  37-38
  2.4 DCM断续模式下电感电流数学模型的建立  38-47
    2.4.1 模型建立的数学分析  38-46
    2.4.2 利用数学模型分析寄生参数的影响  46-47
  2.5 考虑谐振电流平均值的平均模型的建立  47-55
    2.5.1 针对DCM方式下的电感电流平均模型  48-51
    2.5.2 针对BCM方式下的电感电流平均模型  51-55
第三章 元器件非理想特性对输入电流畸变的影响  55-67
  3.1 BCM方式下仿真分析  55-57
  3.2 DCM及BCM下实验分析寄生参数对电流谐波的影响  57-63
    3.2.1 DCM断续模式  58-61
    3.2.2 BCM临界模式  61-63
  3.3 CCM下理论和实验对寄生参数影响的分析  63-65
    3.3.1 CCM方式下的理论分析  63-64
    3.3.2 CCM方式下的实验验证  64-65
  3.4 输入电容等其它因素对输入电流的影响  65-67
第四章 元器件非理想特性的改善方法  67-75
  4.1 吸收网络对谐振的抑制作用  67-69
  4.2 磁元件设计的讨论  69-70
  4.3 串联电容的方法  70
  4.4 BCM下控制策略的改进  70-73
  4.5 减小跨越失真电路  73-75
第五章 总结与展望  75-78
  5.1 总结  75-76
  5.2 展望  76-78
参考文献  78-82
攻读硕士期间发表和录用的论文  82-83
致谢  83

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 变压器、变流器及电抗器 > 变流器
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