三相单支全控开关高功率因数低谐波整流器进展

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被研究电路简单而实用,工作于固定占空比就能实现功率因数校正,不过这种情况下,输入电流含较多的5、7和11次谐波。往占空比注入6倍次谐波,能显著减小谐波,但确定各谐波的注入量是个难点。采用多种算法(含遗传算法)对谐波注入系数进行了优化。经对比可知:最简单迅速的方法是一维搜索;各次谐波的注入系数和输入电压幅值有关,只注入6次谐波效果还不够理想;此外,所给优化结果是这种电路所能达到的最佳效果。

单周期控制方式是一种大信号非线性模拟控制方式。它仅需要几个数字逻辑器件就可完成单位功率因数的控制任务,具有结构简单、响应速度快的优点。本文对基于单周期控制的三相三开关三电平整流器(vienna)进行了深入研究,推导了其单周期控制方程,并分析了在两个输出电容电压不相等情况下的电压平衡问题,说明了在单周期控制方式下输出电容电压可以达到平衡状态。最后进行了整个系统的仿真与试验验证,仿真与试验结果证明了理论分析的正确性。

功率因数校正(pfc)是治理谐波的一种有效方法。设计了一种新型高效单相boost高功率因数整流器,主电路在传统的boost电路中加入无源无损软开关网络,在不改变电路原有工作原理、模式的情况下降低了du/dt和di/dt,提高了电路效率。控制电路采用ir1150作为主控芯片,简化了pfc电路的设计并缩小了装置体积。分析了单周期控制的功率因数校正原理与无源无损网络的工作原理,对高功率因数整流器的主要模块进行了详细分析与设计。设计了一种新型薄铜带工艺绕制的带中心抽头的三点式电感,有效地减小了高频集肤效应,改善了boost变换器的开关调制波形并降低了磁件温升。250w的样机试验表明,该高功率因数整流器设计合理、性能可靠,功率因数可达0.993,实现了开关管开通时的零电流开通和关断时的零电压关断。

根据三相单开关功率因数校正(pfc)电路的工作原理,实现了专用时域仿真程序的编制,待求解的微分方程阶次低,仿真速度高。通过与通用仿真程序的对比,证明了专用程序的有效性和高速性。

采用伪相移式全桥零电压零电流(pps-fb-zvzcs)变换器完成三相功率因数校正(pfc)和输出电压调节双重功能,并能有效抑制直流母线电压。本文对其进行了理论分析、关键参数计算、计算机仿真和实验室样机实验验证。实验表明,其最大输出功率为10kw,功率因数达到0.99,轻载时直流母线电压小于800v。

分析了vienna整流器在桥臂各个功率器件出现开路故障时所呈现的故障特征,指出了各桥臂续流二极管的开路故障对整流器的危害最大。进一步提出了利用三相输入电流直流分量以及输出电压交流纹波作为功率器件开路故障诊断的故障特征值。构建了基于人工神经网络的功率开关开路故障分类系统,并将所提取的故障特征值作为输入训练样本对其进行训练,最后通过matlab软件中m语言编程完成对故障分类系统的训练和测试。训练和测试的结果表明,训练后的神经网络故障分类系统可很好地对vienna整流器除续流二极管外的功率器件开路故障进行定位。

三相单开关boost型功率因数校正器的分析和设计较为繁琐,简化模型可使电路的分析和设计大为简化,利用简化模型对功率因数校正器进行了分析和设计,仿真和实验说明了分析和设计的正确性。

研究了一种高功率因数的双开关升压整流器的单周期控制方法。在该整流器中,二极管整流电路和功率因数校正环节结合在一起,减少了导通损耗,具有效率高,结构简单等特点。但是由于升压电感在交流侧,电流和电压检测不是很方便。为此,引进单周期控制技术,它不需要检测交流输入电压,而且对输入电流的检测也相对简单。同时单周期控制电路具有简单可靠、响应快、成本低、易于实现等特点。文中较为详细地分析了单周期控制双开关升压整流器的工作原理和实现方式,最后在pspice中进行了仿真验证。

介绍了一种电路结构简单的三电平三相高功率因数软开关ac/dc变换技术,可在实现功率因数校正的同时,实现ac/dc功率变换,直接获得较低直流输出电压,并解决了交流侧与直流侧之间的电气隔离及功率管的高耐压和软开关问题。在介绍主电路拓扑结构基础上,分析了功率因数校正原理和电流断续条件,并给出软开关实现条件。通过计算机仿真验证了这种功率变换技术的可行性。

通过对单周双极性控制三相功率因数校正技术的工作原理、控制方法进行仿真研究,在单周双极性控制下输入电流能较好地跟踪输入电压,验证了采用该控制策略,功率因数校正系统具有动态响应快、易于平稳等优点。分析了单周双极性控制下,在每个开关周期、不同开关时段、不同开关组合情况的电感电压和电感电流的关系,经过对saber模型仿真结果的分析,推导出电感电流纹波的数学表达式,得出了电流纹波与电感值、开关频率和积分时间系数相关的结论。同时,系统参数一定时,当输出电压大于2倍的相电压与积分时间系数的比值,可以减小电感电流纹波;输入、输出电压一定时,电感电流纹波与电感值和开关频率成反比;系统稳定性范围与负载大小及积分时间系数有关。

提出了一种新颖的三相cuk型高功率因数校正电路。在电路拓扑中采用三相全桥整流桥和单管功率开关实现高功率因数和低谐波电流输入;同时在中间储能电容(过渡电容)上串联一电感以及在续流二极管上并联一小电容,使得电路工作在复合谐振状态,从而获得零电流开关。文章分析了电路的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时一个2kw的试验电路验证了结论的正确性。该电路具有输出电压调节范围宽、功率因数和效率高等特点,具有很好的实用化前景。

本文提出了一种通过调节pwm整流器功率因数,来抑制交流传动的列车处于再生制动时因受电弓处电压过高而导致再生失效的方法。分析了列车再生制动时,为了抑制受电弓电压升高,所需的pwm整流器功率因数角调节的范围,给出了在pwm整流器的预测电流控制的基础上改进策略并实现其功率因数调节的方案。在考虑无功传输导致的线路功率损耗的情况下,计算了抑制受电弓电压上升所需要的pwm整流器功率因数角调节的大小,并通过仿真验证了方案的可行性。

与传统的两电平变换器相比,多电平变换器输出电平数增加,输出波形阶梯增多,更加接近目标调制波。分析了三相三电平三开关vienna整流器的工作原理,介绍了电路的实现方法,给出了主电路及采样电路的设计。搭建了一个800w的实验平台,利用tms320f2812dsp来实现控制算法。实验结果表明,所设计的电路能满足预定的要求,在工业控制中应用前景广阔。

提出了一种基于幅相控制、实现功率因数可调的三相pwm变流器控制方法。通过建立系统低频数学模型,分别在整流和逆变状态下,探讨系统实现功率因数、从电网吸收或回馈容性、感性无功功率的动态调节过程。分析了控制角、受控的功率因数角、最大负载能力、最大回馈电网电能与调制深度、负载、电感量之间的关系。实验表明,该pwm变流器具有控制简便、相电流谐波较小等优点。

三相交流电源供电的较大功率变频空调日益得到广泛应用,带来了三相整流器的功率校f问题。在简要分析三相单开关部分有源pfc的基础上,根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同,提出了两种结合有源pfc技术和无源pfc技术的buck型混合三相有源部分pfc方案,在对其工作原理进行简要分析和仿真分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了所提出的三相部分pfc具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足iec61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98。

三相交流电源供电的较大功率变频空调的广泛应用,带来了三相整流器的功率校正问题。根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同,提出了两种结合有源pfc技术和无源pfc技术的buck型混合三相有源部分pfc方案。在对其工作原理进行简要分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了提出的三相部分pfc具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足iec61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98。

三相pwm整流器功率因数校正实现的关键在于如何得到与输入电压同相位的输入电流,同时要保证当负载变化时,输出电压能够迅速地跟踪参考值并且稳定下来。首先根据六开关三相boost型整流器的物理模型,分别建立了以电感电流和电容电压为状态向量的数学方程,然后把静止三相坐标转换到旋转d-q坐标下进行电流内环的滞环控制,电压外环的滑模控制。通过仿真,表明该控制方法具有较强的鲁棒性和良好的动态特性,输入电流谐波较小。

传统pwm整流器直接功率控制(dpc)中,靠近基本电压矢量的地方,容易出现无功功率失控现象,导致网侧电流出现畸变和较大的直流电压波动。从pwm整流器瞬时功率数学模型出发,分析了开关矢量对瞬时有功功率和无功功率的作用机理,设计了一种基于新扇区空间划分方法和新开关矢量表的pwm整流器dpc策略,该方法具有兼顾有功功率调节的快速性、抑制无功波动和降低开关频率的功能。仿真和实验结果验证了该方法的有效性和可行性。

三相单开关boost型pfc电路,由于工作在不连续导电模式,分析起来十分繁琐,设计不得不采用“试凑法”。本文根据电路的工作原理,利用平均法,把原电路简化成一个工作于dcm的dc/dc变换器,使主电路的阶次由三降为一,简化模型可用于主电路参数设计,线性化处理之后,可在频域设计输出电压调节器,因此使该类电路的设计摆脱“试凑法”。对比性的仿真说明,简化模型能够反映原电路的低频大信号特性。样机的实验也说明有关分析正确

针对传统开关电源输入功率因数低、谐波含量高、开关损耗大等缺点,提出了一款基于三相双开关pfc电路的高功率因数软开关电源。本文研究了三相双开关pfc电路的六种工作模态,分析了移相全桥zvspwm变换电路实现谐振软开关的原理,提出一种高功率因数软开关电源实用电路,并进行了仿真验证及电路实现。实验结果表明,实验电路能够有效提高电源的功率因数,且所有开关管都工作在软开关状态。实验电路具有高功率因数、低开关损耗、设计简单、容易实现等优点。

通过分析三相脉宽调制(pwm)整流器在d-q旋转坐标系下的数学模型,设计了具有前馈解耦控制的pwm整流器双闭环控制系统。根据系统对电流内环的控制要求设计电流比例积分(pi)调节器,提出按闭环幅频特性峰值(mr)最小准则来确定调节器参数的方法;根据系统对电压外环的控制要求,采用模最佳整定法来设计电压pi调节器。最后对整个pwm整流器双闭环控制系统进行仿真,仿真结果验证了pi调节器设计的正确性。