三相高功率因数整流器的研究现状及展望

介绍了三相高功率因数整流器的几种主要拓扑——三相单开关功率因数校正电路、三相 /三开关 /三电平 PWM(VIENNA)整流器、三相全桥功率因数校正电路等 ,特别地关注三相 /三开关 /三电平 PWM(VIEN-NA)整流器 ,并对每种拓扑的特性、优点及其不足进行了分析 ,通过比较研究指出了三相 PF C的发展趋势。

一族电感耦合式Dual-Boost无桥三电平整流器

通过对耦合电感、双向开关管单元与无桥功率因数校正电路(power factor correction,PFC)的有机融合,提出一族基于电感耦合式双升压(Dual-Boost)无桥三电平整流器。在无桥PFC电路桥臂与直流侧上下分裂电容之间嵌入双向开关管单元,在每个工频周期无桥PFC电路桥臂之间产生5种电平,可减小开关损耗。所提三电平整流电路共用耦合电感磁芯以提高磁芯利用率,且其两桥臂间的五电平电压可降低交流侧电流谐波,该拓扑具有开关管电压/电流应力较低的特点。阐述拓扑推导过程,分析所提拓扑的工作原理、耦合电感特性,研究控制及调制策略,并搭建输入220V/50Hz、额定输出1kW/400V的实验样机,验证所提方案的可行性和理论分析的正确性。

载波相移三相单管电路在直驱系统中的应用

为改善传统的直驱型风力发电系统中永磁同步发电机的谐波特性,从功率因数校正(PFC)、升压和提高系统容量的角度出发,将3个三相单管Boost型PFC电路交错运行的方案应用在直驱系统中。结果表明,在支路电流均工作于断续电流模式时,合成电流基本工作于连续电流模式,谐波特性良好。三相单管BoostPFC电路具有开关频率固定、元件数量少、成本低、控制简单、可靠性高等优点,该拓扑能对永磁同步发电机的输出进行功率因数校正,减少发电机电流的谐波含量和发电机损耗,提高发电机的有功功率输出能力和系统效率。采用载波相移技术能在较低的器件开关频率下实现较高开关频率的效果,通过低次谐波的相互抵消提高等效开关频率而不是简单地将谐波向高次推移,能在提高装置容量的同时,有效地减小输出谐波,提高整个装置的信号传输带宽。仿真验证了该方法的可行性和有效性。

串联单相PFC整流单元对在永磁直驱风力发电系统中的应用

针对传统永磁直驱风力发电系统中存在的发电机电流波形差、输出电压低和变换器成本高等问题,提出一种将发电机和变换器进行一体化设计的新方案。该方案引入以永磁同步发电机电枢电感为升压电感的单相功率因数校正(PFC)电路,实现了发电机电流波形与功率因数控制。两个单相PFC电路的直流侧串联组成串联单相PFC整流单元对,交流输入侧与两个电气上互相正交的发电机定子绕组相连,可有效消除直流母线电压的纹波。介绍了新方案的拓扑结构和工作原理,搭建了基于dSPACE的快速控制原型试验平台,通过仿真和试验,验证了新方案的正确性。

基于开关–电容网络的单相三电平PFC电路研究

三电平及多电平技术的应用可以降低开关管电压应力,并且在一定的程度上可以降低滤波器的体积。为减少传统三电平整流器的可控器件数量,降低开关损耗和提高装置自身运行可靠性,首先,该文提出一类基于开关–电容网络的新型三电平功率因数校正电路,该电路在每个工作模态中至多存在一只开关管工作,一定程度上降低了拓扑结构损耗及控制复杂程度,在模态切换过程中存在有互补性脉宽调制信号,使控制方式较为简单。然后,该电路在开关管故障的情况下,由于该拓扑结构集成体二极管为H桥提供电流流通路径,以保证电路短时间对外输出功率。最后,搭建输入交流为220V、输出直流为400V、额定功率为0.8kW及输出效率为97.8%的一台实验样机,验证理论分析的正确性。

基于固态变压器整流级谐波优化的研究

为提高电压等级,实现网侧功率因数校正和减少电网侧奇次谐波,探讨了一种新的适用于固态变压器的级联单相PWM整流器。介绍了级联单相PWM整流的工作原理,分析了直流侧2次谐波和电网侧奇次谐波的产生原因,并选用直流电压动态补偿的方法进行谐波优化,借助Matlab仿真工具建立系统模型。仿真试验结果表明,方法能有效减小网侧电流的奇次谐波含量。

基于DSP单相半桥整流器的电压平衡补偿方法

应用TMS32 0F2 4 0设计了一套全数字基于单相半桥拓扑的单位功率因数整流器 .通过针对输出电容的电压差值的直流分量进行补偿 ,解决了电压平衡问题 .主要讨论了单位功率因数实现和电容电压平衡问题及其关系 .通过仿真和试验证实 ,在不影响输入功率因数的条件下 。

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(一)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定。在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形。与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制。控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿。在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号。为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器。该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性。

带功率因数补偿的单相半控桥整流器(二)

介绍了绘制正弦线电流的开关模式单相半控桥整流器,用它来获得功率因数补偿并保持直流环节电压的恒定。在该整流器中使用4个有源开关,以便在交流端电压上产生单极脉宽调制(PWM)电压波形。与中性点箝位变流器(NPC)相比,该整流器没有箝位二极管也能实现三点式PWM控制。控制电路采用两个控制回路:外部控制回路用比例积分电压控制器调整直流环节电压,采用相位闭环电路产生与电源电压同相的正弦波形来实现功率因数补偿。在内部控制回路中,用基于载波的电流控制器跟踪线电流信号。为补偿由于负载变化所引起的中点电压,控制电路采用中点电压补偿器。该整流器的交流侧可产生3个电压电平,并用计算机仿真与试验结果验证了控制算法的有效性。

单周控制三相三级PFC整流器

提出了在三相三级整流器的二极管反并联全控型电力电子开关元件,用单周控制实现脉宽调制PWM控制,对升压式(Boost)功率因数校正(PFC)拓扑电路的分析,表明在无逆变的要求下,只需对下桥臂或上桥臂各相全控型开关元件,进行断续导通控制,便可达到功率因数接近1,实现交流进线正弦电流的目的,文中利用了Matlab/Simulink软件,对上述三相三级整流器PFC电路用单周控制进行了建模和仿真,得出了预期的结果,证明在原理上是可行的。