有源功率因數校正及有源濾波技術的研究

電子機電論文編號:JD670  論文字數:18199,頁數:50

目  錄

摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ
Abstract……………………………………………………………………………Ⅱ
引言………………………………………………………………………………… 1
第一章  功率因數的概述………………………………………………………… 2
    1.1 功率因數的定義及問題的提出………………………………………… 2
        1.1.1 功率因數的定義及與總諧波失真數的關系…………………… 2
        1.1.2 不良因數的成因………………………………………………… 4
        1.1.3 諧波電流對電網的危害………………………………………… 4
1.2 常用功率因數校正方法………………………………………………… 4
1.3 有源功率因數校正電路的組成………………………………………… 5
1.3.1 有源功率因數校正電路的工作原理及分類…………………… 5
    1.3.2 Boost型APFC電路的分類 …………………………………… 6
    1.3.3 CCM工作方式下的APFC電路 ……………………………… 6
1.4 三相電源的輸入方式…………………………………………………… 7
    1.4.1 電感輸入式APFC電路特點…………………………………… 7
    1.4.2 電容輸入式APFC電路特點…………………………………… 7
第二章  平均電流控制的Boost APFC ………………………………………… 8
2.1升壓式（Boost）變換器原理…………………………………………… 8
2.2 平均電流型控制原理……………………………………………………10
    2.2.1 峰值電流型控制…………………………………………………10
    2.2.2 平均電流型控制…………………………………………………10
2.3 平均電流型APFC電路…………………………………………………11
    2.3.1 平均電流型APFC原理電路框圖………………………………11
    2.3.2 APFC 控制過程…………………………………………………12
2.4 平均電流模式控制PWM ………………………………………………13
2.5 PFC電路的雙閉環控制…………………………………………………14
    2.5.1 功率因數校正電路的基本原理…………………………………14
2.5.2 電流控制環………………………………………………………15
2.5.3 電壓控制環………………………………………………………17
    2.5.4 乘法器……………………………………………………………19
 2.6 APFC (Boost) 電路數學模型的建立……………………………………19
     2.6.1 輸入電流從控制到輸出的模型…………………………………19
     2.6.2 輸出電壓從控制到輸出的模型…………………………………21
第三章  三相整流功率因數校正電路……………………………………………24
    3.1 三相整流功率因數校正電路……………………………………………25
        3.1.1 基本三相PFC 電路及問題 ……………………………………25
    3.1.2 不解耦三相PFC…………………………………………………26
3.2  三相單開關（Boost）功率因數校正電路 ……………………………27
    3.2.1 三相單開關（Boost）功率因數校正電路的實現過程 ………27
    3.2.2 改進與研究………………………………………………………29
3.3 結論與展望………………………………………………………………29
第四章  MATLAB仿真 …………………………………………………………30
  4.1 MATLAB仿真概述 ……………………………………………………30
    4.2 整流電路仿真……………………………………………………………31
        4.2.1 半波整流電路……………………………………………………31
        4.2.2 單相橋式全波整流電路…………………………………………32
        4.2.3 含有諧波的三相整流電路………………………………………34
    4.3 PWM控制器仿真 ………………………………………………………39
    4.4 Boost 電路整體仿真……………………………………………………40
    4.5仿真實驗的結論分析……………………………………………………44
參考文獻……………………………………………………………………………45
致謝…………………………………………………………………………………46

摘  要

有源功率因數校正技術通過電力電子元件的開關作用來消除非線性負載的諧波電流，使來自電網的電流是正弦波。并對功率因數校正電路技術發展情況進行了分析，從實現的主要方式及其特點等方面校系統地論述了三相功率因數校正技術近期內的發展，尤其是對三相單管PFC的拓撲及其應用進行了詳細闡述，在此基礎上，指出了今后三相功率因數校正枝術的發展趨勢。本文分析了逆變電源的功率因數和輸入電流諧波畸變的關系，提出了一種連續電流輸入的三相功率因數校正電路的方案,其連續的正弦電流輸入是通過采用平均電流控制技術實現的。

關鍵詞：　三相功率因數校正　有源濾波器　電流諧波

REASERCH ON THE TECHNIQUE OF ACTIVE POWER FACTOR CORRECTION AND ACTIVE FILTER

Abstract
Active power factor correction technique uses power electronic switching to cancel the harmonic currents from a nonlinear load. So that the current being supplied from input line is sinusoidal. It was analysed the current research situation of correction technology for Power Factor Correction (PFC), and summed up the progress in three-phase PFC especially illustrated the topologies, applications of single-switch three-phase PFC on the basis of this, pointed out the developing trends. This paper analyses relationship between the power factor and input current distortion of the inverter power source. A three-phase configuration of a new power factor correct circuit that makes use of continuous input current is suggested. Continuous sinusoidal input current is achieved by the average current mode control technique.

Key words： three phase power factor correction, active filter, current harmonic