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基于直接电流控制的并联型PFC变换器研究

发布时间:2020-06-30 20:35:32 阅读: 来源:链轮厂家

摘要:提出了并联型功率因数校正(PFC)的概念,揭示了基于直接电流控制的并联型有源电力滤波器(APF)和传统PFC技术的内在联系。并联型PFC兼具并联型APF和传统PFC的优点,即只需处理谐波和无功功率,装置容量小,效率高,且无需计算谐波及无功电流,就能实现单位PFC,且控制简单。在此详细分析了并联型PFC变换器的工作原理,建立了系统的小信号模型,并对系统参数进行优化,最后通过1 kW,20 kHz的原理样机验证了并联型PFC系统具有良好的谐波补偿效果和PFC性能。关键词:功率因数校正;有源电力滤波器;直接电流控制;谐波补偿1 引言 随着电力电子装置的大量应用,电力系统中谐波污染问题日益严重。PFC技术和APF作为抑制入网电流谐波的有效手段得到了广泛研究。文献提出了APF的直接电流控制方法,该方案的实质为并联型PFC意即将并联APF的拓扑与PFC的控制策略相结合,使输入端电流的波形跟踪输入正弦电压波形,实现单位PFC。 此处详细分析了基于直接电流控制的并联型PFC变换器工作原理,提出了变换器直流侧稳压、网侧电流跟踪电压波形的电压电流双闭环控制方案,并建立了系统的小信号模型。在此基础上,对系统参数进行了优化设计,改善了系统的补偿性能,并通过一台1 kW,20 kHz的原理样机验证了参数设计的合理性。2 并联型PFC的工作原理及控制方案 单相并联型PFC变换器的基本拓扑结构为单相全桥逆变器,如图1中虚线框1所示。逆变器通过滤波电感L与单相电网相连,直流侧接C,电容电压Udc在一个开关周期内可视作恒定。 交流输出侧接电感有两个作用:①保证电流可控,逆变器交流侧为等效电压,并联型PFC输出为受控电流,所以电感起到控制量转换的作用;②作为一阶低通滤波器滤除开关谐波。直流侧电容作用在于:缓冲逆变器直流侧与交流侧间的能量交换,稳定直流侧电压,抑制直流侧谐波电压。

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图1中虚线框2为谐波源负载,其iL中含有基波电流和谐波电流。设基波电流的有功分量为iLf,基波电流的无功分量及谐波电流之和为iLh。并联型PFC的控制目标是控制电源电流跟踪电源电压波形,实现单位PFC。若直接控制电源电流is为iLf,则逆变器输出的电流ic即为iLh。

并联型PFC系统采用电压、电流双闭环控制,控制框图如图2所示。采样逆变桥的直流侧电压Udc与基准值Uref比较送入电压控制器,输出电源电流的指令电流幅值,采样电源电压us得到与其同频同相的单位幅值正弦信号S,将S与相乘作为电源电流的指令信号,与实际电流比较经电流控制器后作为调制信号,和三角波交截产生SPWM开关控制信号。逆变器的开关控制策略采用单极倍频SPWM技术。基尔霍夫电流相关文章:基尔霍夫电流定律

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