基于单周期控制的高功率因数整流器的研究

谐波污染已引起世界各国的高度重视,功率因数校正(PFC)是治理谐波的一种有效方法。论文阐明了功率因数校正的目的和意义,回顾了高功率因数整流器的各种拓扑结构及其控制策略,对新型大信号非线性控制技术即单周期控制技术进行了深入的研究,并把单周期控制技术成功的应用于单相、三相高功率因数整流器中。 论文首先推导了一种新型的基于单周期控制技术的单相通用PFC控制器,以Boost变换器为例分析了PFC控制器的控制规律,并给出了控制规律的稳定性分析。提出了一种新型的带中心抽头电感的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 Boost功率因数校正器的试验样机。仿真与试验结果表明,基于单周期控制技术的单相高功率因数整流器的功率因数可达0.9811,控制方法简单、可靠和通用。 在单相高功率因数整流器研究的基础上,论文还进行了三相高功率因数整流器的研究。分析了基于单周期控制的三相PFC整流器的矢量工作原理,以三相三开关整流器为研究目标,提出了一种基于单周期控制技术的新型通用三相PFC控制器。完成了7kW的基于单周期控制的三相高功率因数整流器的方案设计,并给出了相应的仿真结果和试验验证。仿真结果表明,系统输入电流的总谐波畸变率(THD)仅为4.77%,功率因数可达0.99,实现了单位功率因数和低电流畸变。