數(shù)字功率因數(shù)校正變換器關(guān)鍵技術(shù)研究與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著電力電子技術(shù)快速發(fā)展，電力電子設(shè)備被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)、工業(yè)設(shè)備和家用電器等領(lǐng)域，然而由此引入的電流諧波降低了輸入電網(wǎng)供電質(zhì)量和電能利用效率。功率因數(shù)校正技術(shù)(PowerFactor Correction，PFC)是抑制電力電子設(shè)備諧波污染、提高能源利用效率的有效方法。傳統(tǒng)模擬控制功率因數(shù)校正技術(shù)存在易老化、控制適應(yīng)能力弱等固有缺陷，而數(shù)字控制功率因數(shù)校正技術(shù)具有克服復(fù)雜系統(tǒng)非線性特性影響、控制適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)校正

2、性能，正成為功率因數(shù)校正技術(shù)的發(fā)展方向和研究熱點(diǎn)。
　　針對(duì)功率因數(shù)校正技術(shù)不同應(yīng)用需求，DCM控制模式適用于中低功率應(yīng)用，而CCM控制模式則適用于中高功率應(yīng)用，然而DCM模式下功率因數(shù)校正技術(shù)存在輸出穩(wěn)定性和功率因數(shù)值偏低的問(wèn)題，而CCM模式下功率因數(shù)校正技術(shù)存在良好的功率因數(shù)校正能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力難以兼顧的問(wèn)題。本論文研究了數(shù)字PFC變換器的控制機(jī)理，提出并優(yōu)化了相應(yīng)的控制方案，通過(guò)設(shè)計(jì)的數(shù)字PFC變換器系統(tǒng)，驗(yàn)證了所提控制方

3、案的有效性，提高了變換器的調(diào)節(jié)性能。論文的主要研究工作與創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)針對(duì)數(shù)字PFC變換器的中低功率應(yīng)用，提出了一種基于輸入輸出電壓值的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)路控制參數(shù)和輸出占空比的DCM模式數(shù)字控制器架構(gòu)，以提高變換器的輸出穩(wěn)定性和功率因數(shù)值?；谧儞Q器電路仿真驗(yàn)證，變換器在高輸出電壓和輕載下依然能夠?qū)崿F(xiàn)良好的功率因數(shù)校正性能，當(dāng)輸入電壓264VAC或輸出負(fù)載10％時(shí)，功率因數(shù)值均保持在0.990以上;同時(shí)變換器穩(wěn)定輸出直流電壓4

4、60V，穩(wěn)態(tài)偏差小于3V，穩(wěn)態(tài)偏差率小于1％。
　　(2)針對(duì)數(shù)字PFC變換器的中高功率應(yīng)用，提出了一種預(yù)測(cè)輸入輸出變量和動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)環(huán)路控制算法的CCM模式數(shù)字控制器架構(gòu)，以提高變換器的功率因數(shù)值和動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能?；谧儞Q器電路仿真驗(yàn)證，變換器全輸入電壓(90-264VAC)和輸出負(fù)載(10％-100％)范圍內(nèi)能夠?qū)崿F(xiàn)良好的功率因數(shù)校正性能，功率因數(shù)值均保持在0.990以上，變換器穩(wěn)定輸出直流電壓400V，穩(wěn)態(tài)偏差小于4V，穩(wěn)態(tài)偏差率

5、小于1％;同時(shí)變換器能夠?qū)崿F(xiàn)快速的動(dòng)態(tài)響應(yīng)能力，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)時(shí)間小于60ms，輸出電壓過(guò)沖值小于3％。
　　(3)在變換器數(shù)字控制器電路設(shè)計(jì)中，提出了一種基于全數(shù)字延遲鎖定環(huán)控制的高分辨率數(shù)字脈寬調(diào)制電路結(jié)構(gòu)，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)延遲單元總體延遲時(shí)間，以降低制造工藝、工作溫度和工作電壓變化對(duì)電路調(diào)節(jié)線性度的影響。所實(shí)現(xiàn)數(shù)字脈寬調(diào)制電路有效分辨率為9位，延遲單元調(diào)節(jié)精度為1.25ns，電路的調(diào)節(jié)非線性誤差率小于1％。
　　(4)根據(jù)數(shù)字PFC