基于单周期控制的单相高功率因数整流器的研究

电力电子装置的谐波污染是电力电子技术发展的重大障碍,因此减小电力电电子装置尤其是AC/DC整流器对电网的污染,改善网侧电流波形,提高功率因数日益受到国内外学者的关注。 控制技术是影响整流器功率因数的关键因素之一。单周期控制技术是一种大信号、非线性PWM控制技术,其基本控制思想是保证在每一个开关周期中开关变量与控制参考量相等或成比例。它具有结构简单、控制精度高、响应速度快,控制性能不受电源参数变化影响等优点,非常适合用在功率因数校正(PFC)电路中。 在查阅大量国内外文献的基础上,以单相功率因数校正系统为背景,介绍了目前常用的有源功率因数校正控制技术的分类和优缺点,对单周期控制技术进行了深入的研究。 论文以Boost变换器为研究对象讨论并推导了基于单周期控制的PFC控制器的控制规律,分析了系统的稳定条件,并建立了大信号、小信号数学模型。设计了一种带中心抽头电感的Boost功率因数校正主电路,给出了详细的基于单周期控制的单相Boost高功率因数整流器的设计方案,完成了500W功率因数校正器的试验样机。然后,根据单周期控制的基本思路,改进了单周期控制的高功率因数整流器的控制电路。 仿真和试验结果表明,基于单周期控制的单相高功率因数整流器能实现单位功率因数,控制方法简单、可靠。