一种Boost PFC电路改进VOT控制策略研究

为了解决恒定导通时间(COT)控制策略下负向谐振电流和输入滤波电容引起功率因数(PF)和总谐波失真(THD)性能变差的问题,提出一种改进变导通时间(VOT)的控制策略。通过自适应增加导通时间以抵消负向谐振电流,减小相位差,使电感平均电流在工频周期内接近正弦波,并分析其工作原理与控制过程。结合主电路设计关键参数,研制1台额定功率320 W的样机,进行COT控制策略和改进VOT控制策略的对比实验。计算机仿真和实验结果表明,改进VOT控制策略在265 V高电压输入20%负载工作时,PF值由0.726提升至0.801,THD由27.92%降低至18.4%;在40%~100%负载时满足PF>0.9、THD<15%的要求,验证所提控制策略的有效性。

一种低谐波高效率CRM BOOST PFC变换器

为了在解决临界导通模式(CRM)中Boost功率因数校正变换器半负载时输入电流总谐波失真率(THD)与变换器运行效率之间的性能矛盾问题,在传统谐振时间控制的基础上提出了一种部分谐振时间控制方法,分析了部分谐振时间控制法对输入电流THD及变换器运行效率的改进效果;通过适当调整反向谐振时间,并由数字信号处理器DSP28032发出控制信号,决定开关管的开通时刻。最后搭建了一台400 W单相CRM Boost PFC变换器实验样机,实验结果表明,所提控制方法能在有效降低THD值的同时保证变换器的工作效率。

基于改进平均电流控制的Boost PFC变换器研究

针对平均电流控制的Boost PFC变换器存在动态性能不够理想等问题,基于平均电流控制的Boost PFC变换器,通过引入一个前馈补偿环节对传统平均电流控制进行优化。首先对平均电流控制的BoostPFC变换器进行了理论分析,并通过Simulink模块搭建了BoostPFC变换器电路模型,再搭建了平均电流控制和带前馈补偿环节的平均电流控制模型分别进行仿真,最后对仿真结果进行分析。通过仿真对比分析发现,在平均电流控制引入前馈控制方式后,提升了系统功率因数,提高系统响应能力和稳定性。

无桥DBPFC变换器的虚拟超局部优化控制策略

针对传统平均电流控制的无桥Dual-Boost功率因数校正(DBPFC)变换器存在功率因数低、总谐波失真大、动态响应速度慢以及输出电压纹波较高等不足,文章提出一种虚拟超局部优化控制策略。通过坐标变换的方法建立了变换器在虚拟dq模式下的工作模型,实现对电流的无静差跟踪,并在此基础上设计了一种超局部优化控制策略,改善了基于数学模型设计的电流控制器对参数变化及内、外部扰动敏感的缺陷,克服控制器对参数的依赖。仿真和实验结果表明,文章所提虚拟超局部优化控制的无桥DBPFC变换器的功率因数可达0.996,总谐波失真为4.93%,且具有良好的动态响应能力和较高的电能质量水平。

三态Boost PFC变换器的高功率因数和轻载效率提升方法研究

工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制自由度的特点,从变换器的输入电流表达式出发,提出一种三态Boost PFC变换器的变占空比正弦参考电流控制方法,采用变占空比控制变换器的主开关管,正弦参考电流控制续流开关管,并对变换器参数和控制环路进行设计。相比于传统解耦控制的,变占空比正弦参考电流控制的三态Boost PFC变换器具有更高的功率因数,同时也具有快速动态响应与宽负载范围的优点。在此基础上,针对三态Boost PFC变换器轻载效率低的问题,提出混合模式控制方法提升其轻载效率。最后,通过一台400W的实验样机验证理论分析。

Predictive functional control （PFC） and its application in chlorinated polyethylene process

The main principle and the characteristic of Predictive Functional Control (PFC) strategy are presented in this paper and the corresponding control system aid design software APC-PFC is also introduced. For a chlorinated polyethylene (CPE) process, a design scheme of cascade predictive functional control system is described and the control performance is improved obviously.

PFC无前向通道周期延时重复控制器研究

重复控制具有优异的周期信号跟踪能力和抗扰能力,但在进行数字控制实现时也存在需大量存储空间的缺点。分析了传统重复控制结构前向通道周期延时环节的非必要性,并以单相图腾柱PFC作为应用场景,针对业界常用的PI+重复控制并联结构,提出一种无需前向通道周期延时环节的重复控制器,将数字实现重复控制所需的存储空间缩减至一半。通过仿真与样机实验,验证了所提控制器的有效性。

谷值V2控制Boost PFC变换器快时标分岔现象抑制

为抑制Boost PFC变换器中的快时标分岔现象,采用频闪映射的方法对变换器建立数学模型,通过MATLAB/Simulink仿真软件绘制出电感电流的时域波形图和频闪采样图进行分析。施加谷值V2控制对变换器中的快时标分岔现象进行抑制,将传统斜坡补偿控制快时标分岔和谷值V2控制进行比较分析,仿真结果表明:在同等参数条件下谷值V2控制的控制效果较优于斜坡补偿控制,且谷值V2控制具有瞬态响应快、工程应用实现简单等优点。

一种效率优化的高频PFC控制方法

为提升空调器电控的功率密度,需提升开关器件的工作频率,从而减少无源器件的体积。基于功率因数校正(PFC)的工作原理,分析PFC高频化后功率器件发热的根本原因。通过改善控制方法以及选取更加匹配的功率器件降低功耗,并采用一台具有7.2 kW制冷能力的空调器作为PFC的负载进行实验验证,结果表明,与现有技术方案相比,采用改善的控制方法以及设计方案后PFC电路的IGBT温度能够降低15℃以上,快恢复二极管温度能够降低10℃以上。

无输入电压检测的高频PFC技术及应用研究

为了解决家用空调室外机谐波干扰和满足负载对直流电压的需求,驱动板一般采用单相Boost型功率因数校正电路(Power Factor Correction,PFC)。随着功率密度要求的提升,对板载小感量高频PFC技术的需求日益紧迫。提出一种无需输入电压检测的高频PFC控制方案,通过电感电流锁相环控制完成对输入电压相位的跟踪,采用双闭环控制算法完成仿真与实际验证。对比传统的方案具有省略输入电压采样,电路更优化,算法更简便等优势。最终应用在3 P柜机空调上进行验证,其额定运行时功率因数均可达到0.99以上,谐波电流满足国标要求,可靠性试验等验证满足实际使用要求。

基于模型预测的新型三电平PFC电路研究

三电平功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路作为一种有效降低开关管电压应力的方法,可在一定程度上减小开关损耗和滤波器的体积。为减少传统T型拓扑的开关管数量,降低拓扑成本即控制的复杂度,将T型拓扑、背靠背拓扑和三电平结构有机融合,构造出一种开关管数量少的新型三电平功率因数校正拓扑(Nnovel Three-Level Power Factor Correction Topology,NTLPT)。为有效减少该拓扑结构系统稳态误差,拓扑采用模型预测控制,可实现新型三电平功率因数校正拓扑在一个工频周期内二极管桥臂间输出三电平波形。详细分析了所提拓扑的电路结构和工作原理,根据所用模型预测控制对拓扑的模型及优化目标作出了详细推导。通过MATLAB/Simulink仿真平台,搭建了额定输入为220 V/50 Hz,额定输出为1 kW/400 V的仿真试验平台。仿真结果验证了新型三电平功率因数校正拓扑的可行性和理论分析的正确性,可广泛使用。

基于间接电流控制的并联型PFC技术研究

为剖析PFC技术抑制谐波功率因数的性能,提高间接电流控制策略水平,基于有源滤波器的间接电流控制结构,以单个全桥逆变器作为研究结构,根据最优间接电流控制策略方案对主电路的容量、线路感抗、直流侧电容以及交流侧电感进行参数设计,并在MATLAB中进行非线性负载、感性负载以及容性负载下满载、半载和轻载状态下的补偿性能仿真。结果表明,间接电流控制策略在各种负载时都能补偿谐波,并且能够起到UPS功能的作用。

电流相位超前补偿算法在单相PFC升压电路的应用策略

针对PFC升压电路开展电流相位超前补偿研究,对相位超前、PFC功率因数校正内涵进行分析,提出一种面向PFC升压电路的电流相位超前补偿算法,并基于Boost电路进行模型搭建,利用仿真过程的分析、结果的总结对本次电流相位超前补偿算法的效果加以论证,为我国电力企业提供参考。

图腾柱无桥PFC的同步整流优化控制

由于图腾柱无桥PFC电路的电流采样电路存在相位滞后,普通的单阈值电流比较方案不能正确检测电感电流的过零点,这引起了同步整流管的误关断,从而导致在断续导电模式下电感电流发生反灌。针对上述问题,提出了一种可变正负阈值电流比较策略。首先分析了导致电感电流检测不准确的原因;其次分析了在不同控制模式下电感电流产生反灌的过程,在此基础上给出了电流过零比较阈值的选取方法;通过仿真和实验验证了所提方法的有效性,相比于普通单阈值电流比较策略,通过改变电感电流过零点的比较策略优化了高频开关管的控制效果。结果表明该方法使电路的效率提升了3.7%,功率因数增加了6%,反向电感电流在输入电压20°相位时减小了77.8%。该方法可以有效抑制图腾柱无桥PFC电路运行在断续导电模式时电感电流的反灌,为研究新型的控制方法提供参考。

基于模糊控制的三相三电平Vienna PFC的研究

为了使直流充电桩的前级PFC有更高的功率因数,根据三相三电平Vienna PFC设计了一种作用于电压外环的模糊自整定PI控制器,根据三电平Vienna PFC dq坐标系下的数学模型、三电平空间电压矢量调制方法以及电流环的前馈解耦策略,在MATLAB/Simulink中建立了仿真模型,并进行仿真分析.仿真结果表明三相三电平Vienna PFC的功率因数接近1,有利于电网的电能质量改善.

一种DNPC三电平PFC整流器的控制方法

固态变压器是一种采用高频隔离电路实现中压交流到低压直流的功率变换装置,具备高效率、高功率密度、模块化和易扩展等优点,在高耗能的直流工业应用中越来越具备吸引力。SST的模块可采用三电平单向功率因数校正电路,较传统全桥拓扑相比具备更高的电压承受能力,成本较双向拓扑更低。该文提出一种适用于三电平PFC变换器的控制方法,可消除工频中点电压波动,减少中间直流链接(dc-link)电容至传统的1/3,大幅降低体积,可简化器件选型,降低成本。提出一种基于FPGA控制芯片的实现方法。在10 kW三电平模块和单相三模块级联的SST样机上对该文提出的方案进行实验验证。

无桥PFC新型控制算法

针对无桥功率因数校正(PFC)电路在传统控制算法下,由于升压电感位于电网交流侧而存在输入电流过零点畸变问题,提出了一种新的高功率因数控制策略。在新控制策略下,避免了无桥PFC电路在输入电压过零点处输入电流畸变,同时使输入端达到很高的功率因数。论文详细分析了传统控制算法下无桥PFC输入电流过零点畸变的原因,推导了输入电流畸变的时间范围,讨论了影响输入电流THD的相关因素,然后比较了两种控制策略下电源的PF值和输入电流THD,最后通过仿真和实验验证了新型控制策略在抑制电流谐波畸变率方面的正确性和优越性。

液压仿真转台的PFC-PID串级控制

针对三轴液压仿真转台系统难以获得精确数学模型,存在较大参数变化和各种干扰,常规控制方法难以获得良好控制效果的特点,找到一种适合三轴液压转台的预测函数控制(PFC)策略,并与PID控制相结合,提出PFC-PID串级控制并应用于液压仿真转台系统。系统内回路采用PID控制克服各种干扰,内回路和液压仿真转台对象构成PFC的广义被控对象,对广义被控对象采用PFC控制拓展系统频宽,改善系统性能。对三轴液压仿真转台的仿真研究结果表明了该方法的有效性和优越性。

三相PFC整流器改进单周期控制策略

三相PFC变换器的单周期控制因其控制简单,无需乘法器及采样输入电压受到广泛研究。传统单周期控制策略中,变换器输入电感电流采样直接作为调制信号与载波交割产生PWM信号,因此传统单周期控制策略中的PWM信号可视为通过SPWM方式所获得。在这种调制方法下,三相PFC变换器输出电压较高,直流母线电压利用率较低,不利于降低开关管耐压等级和提高系统效率。本文在分析3P4W系统中的三相四桥臂整流拓扑传统单周期控制策略基础上,提出变革传统单周期控制策略中的调制波波形,将3次谐波注入PWM调制(SAPWM)引入到单周期控制策略中。通过SAPWM调制可降低单周期控制的三相PFC变换器输出电压,提高直流母线电压利用率,进而有利于提高系统效率。改进的单周期控制策略同时可以推广到3P3W系统中的三相三桥臂整流、三相维也纳整流电路。系统仿真与实验验证了理论分析的正确性。

单周期控制Boost PFC变换器

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动或负载快速变化情况时,仅在一个周期内就可实现控制目标。本文将单周期控制引入Boost变换器,实现了功率因数校正。在阐述单周期控制原理的基础上,总结了单周期控制实现的控制目标。详细给出了单周期控制Boost变换器实现功率因数校正的控制目标和实现方式。实验结果表明,单周期控制适用于Boost变换器实现功率因数校正。