單級功率因數(shù)校正變流器降低開關電壓應力方法

提出一種低電壓應力的buck變換器。該變換器能在整個負載范圍內(nèi)實現(xiàn)所有開關管的零電流開關(zerocurrentswitching,zcs)和所有無源開關管的零電壓開關(zerovoltageswitching,zvs),而且通過無源箝位電路徹底地消除了所有開關管的電壓尖峰;此外,所有開關管的電流應力都很小。該文詳細分析了該變換器的工作原理以及箝位支路的作用機理,并通過狀態(tài)空間平均法分析了該變換器的穩(wěn)態(tài)和動態(tài)特性,最后在一臺1200w的原理樣機上進行實驗驗證,并給出實驗結果。

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)設計,并在此基礎上提出一種前饋控制策略并進行了仿真驗證。

被研究電路簡單而實用,工作于固定占空比就能實現(xiàn)功率因數(shù)校正,不過這種情況下,輸入電流含較多的5、7和11次諧波。往占空比注入6倍次諧波,能顯著減小諧波,但確定各諧波的注入量是個難點。采用多種算法(含遺傳算法)對諧波注入系數(shù)進行了優(yōu)化。經(jīng)對比可知:最簡單迅速的方法是一維搜索;各次諧波的注入系數(shù)和輸入電壓幅值有關,只注入6次諧波效果還不夠理想;此外,所給優(yōu)化結果是這種電路所能達到的最佳效果。

軟開關技術可以抑制功率因數(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,并以此設計出一臺開關頻率為100khz,功率300w的樣機,并給出實驗波形。實驗結果表明,加入輔助電路結構可以實現(xiàn)軟開關,有效地改善開關管的工作波形。

三相單開關boost型功率因數(shù)校正器的分析和設計較為繁瑣,簡化模型可使電路的分析和設計大為簡化,利用簡化模型對功率因數(shù)校正器進行了分析和設計,仿真和實驗說明了分析和設計的正確性。

根據(jù)三相單開關功率因數(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。

單相有源功率因數(shù)校正電路(powerfactorcorrection,pfc)的拓撲常選擇升壓式boost電路,電壓可升可降的拓撲如cuk、sepic、zeta等開關電壓應力大、損耗大。分析了一種低電壓應力的雙開關管的buck/boost拓撲,分析其在3種工作電路方案下的開關電壓應力和功率損耗,應用mathcad進行數(shù)學建模并分析計算結果。

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,最后給出了實驗結果。

提出了一種低電壓應力z源電路拓撲,該電路通過二極管的控制,在直通時對電感進行并聯(lián)充電,在非直通時使電感串聯(lián)放電,從而以較短的直通占空比獲得較大的升壓比,達到降低功率開關電壓應力的目的。分析了電路的工作原理并進行了仿真與實驗研究,結果驗證了電路的有效性。

提出了一種新穎的三相cuk型高功率因數(shù)校正電路。在電路拓撲中采用三相全橋整流橋和單管功率開關實現(xiàn)高功率因數(shù)和低諧波電流輸入;同時在中間儲能電容(過渡電容)上串聯(lián)一電感以及在續(xù)流二極管上并聯(lián)一小電容,使得電路工作在復合諧振狀態(tài),從而獲得零電流開關。文章分析了電路的工作原理,仿真驗證了理論分析結果,同時一個2kw的試驗電路驗證了結論的正確性。該電路具有輸出電壓調(diào)節(jié)范圍寬、功率因數(shù)和效率高等特點,具有很好的實用化前景。

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。

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

研究了一種高功率因數(shù)的雙開關升壓整流器的單周期控制方法。在該整流器中,二極管整流電路和功率因數(shù)校正環(huán)節(jié)結合在一起,減少了導通損耗,具有效率高,結構簡單等特點。但是由于升壓電感在交流側,電流和電壓檢測不是很方便。為此,引進單周期控制技術,它不需要檢測交流輸入電壓,而且對輸入電流的檢測也相對簡單。同時單周期控制電路具有簡單可靠、響應快、成本低、易于實現(xiàn)等特點。文中較為詳細地分析了單周期控制雙開關升壓整流器的工作原理和實現(xiàn)方式,最后在pspice中進行了仿真驗證。

通過對單周雙極性控制三相功率因數(shù)校正技術的工作原理、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,在每個開關周期、不同開關時段、不同開關組合情況的電感電壓和電感電流的關系,經(jīng)過對saber模型仿真結果的分析,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、開關頻率和積分時間系數(shù)相關的結論。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。

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。

功率因數(shù)校正(pfc)是治理諧波的一種有效方法。設計了一種新型高效單相boost高功率因數(shù)整流器,主電路在傳統(tǒng)的boost電路中加入無源無損軟開關網(wǎng)絡,在不改變電路原有工作原理、模式的情況下降低了du/dt和di/dt,提高了電路效率?？刂齐娐凡捎胕r1150作為主控芯片,簡化了pfc電路的設計并縮小了裝置體積。分析了單周期控制的功率因數(shù)校正原理與無源無損網(wǎng)絡的工作原理,對高功率因數(shù)整流器的主要模塊進行了詳細分析與設計。設計了一種新型薄銅帶工藝繞制的帶中心抽頭的三點式電感,有效地減小了高頻集膚效應,改善了boost變換器的開關調(diào)制波形并降低了磁件溫升。250w的樣機試驗表明,該高功率因數(shù)整流器設計合理、性能可靠,功率因數(shù)可達0.993,實現(xiàn)了開關管開通時的零電流開通和關斷時的零電壓關斷。

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部分有源pfc的基礎上,根據(jù)三相三線制、三相四線制供電方式的不同,提出了兩種結合有源pfc技術和無源pfc技術的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上,進行了實驗研究,所得結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,提出了兩種結合有源pfc技術和無源pfc技術的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上,進行了實驗研究,所得結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。

本文提出了一種通過調(diào)節(jié)pwm整流器功率因數(shù),來抑制交流傳動的列車處于再生制動時因受電弓處電壓過高而導致再生失效的方法。分析了列車再生制動時,為了抑制受電弓電壓升高,所需的pwm整流器功率因數(shù)角調(diào)節(jié)的范圍,給出了在pwm整流器的預測電流控制的基礎上改進策略并實現(xiàn)其功率因數(shù)調(diào)節(jié)的方案。在考慮無功傳輸導致的線路功率損耗的情況下,計算了抑制受電弓電壓上升所需要的pwm整流器功率因數(shù)角調(diào)節(jié)的大小,并通過仿真驗證了方案的可行性。

研究了基于單周期控制的三相六開關高功率因數(shù)整流器,推導了三相六開關升壓整流器的控制規(guī)律,設計了一種基于單周期控制技術的pfc控制器,完成了2kw三相高功率因數(shù)整流器的設計與試驗。試驗結果表明,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高功率因數(shù)整流器,推導了三相三開關升壓整流器的控制規(guī)律,設計了一種基于單周期控制技術的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)整流器的設計與實驗研究,進行了穩(wěn)態(tài)與動態(tài)響應試驗,試驗結果表明系統(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。

為解決目前市場上的led電源功率因數(shù)低、電流諧波大且工作效率低下、電源發(fā)熱量大、易損壞的缺點,文中介紹了一種采用反激式拓撲的單級功率因數(shù)校正led驅動電源.該電源在臨界導通模式下實現(xiàn)了功率因數(shù)校正和對led燈的恒流驅動,電路采用單級pfc結構簡化了電路結構,采用零電壓開關技術降低了開關管的開關損耗.文中對電路工作原理做了詳細的說明,給出了臨界導通模式下開關管導通時間、開關頻率的計算公式以及影響功率因數(shù)的因素.實驗結果表明,該電源功率因數(shù)大于0.96、效率大于0.9,可高效、可靠地驅動led燈工作.