华中科技大学
硕士学½论文
一种改进的三相boost型双管PFC变换电路的研究
姓名：魏炜
申请学½级别：硕士
专业：电力电子与电力传动
指导教师：李晓帆
20050429
摘
要
为了减小其对电½的污染
ＡＣ／ＤＣ 变换器是电力电子装½中最为常用的一种变换器
提高输入功率因数 人们正在广泛½用功率因数校正
目前
单相功率因数校正技术已比较成熟
近年来
ＰＦＣ 技术
½三相功率因数校正技术仍处于需进一
步研究开发阶段
工½于电流断续模式的三相有源功率因数校正 ＡＣ／ＤＣ 变换器
这种控制策略具有控制简单
成本½
效果½的优点
然
吸引了许多研究人员的兴趣
而
在应用于某些工业场合及通信领域
传统的三相功率因数校正电路存在着谐波电流
较大的缺点
特别是应用于由柴油发电机组构成的小型三相电½时 该矛盾更为突出
本文针对三相 ½½½½½ 型双管 ＰＦＣ 电路 提出一种改进方案 可以有效减小谐波电流含量
本文以对比为主线 将改进的三相 ½½½½½ 型 ＰＦＣ 电路与双管方案进行比较
要分析了三相 ½½½½½ 单管 ＰＦＣ 电路
该电路工½时的 ９ 个模态
首先简
然后详细分析了三相 ½½½½½ 型双管 ＰＦＣ 电路 给出
详细分
指出该电路的 ＰＦＣ 效果与开关管占空比存在的关系
析双管 ＰＦＣ 电路 ５ 次谐波较大的原因 接着 本文针对双管电路存在的缺点提出一种改
进方案
详细分析该改进电路的工½原理
将改进方案与双管方案在不同占空比下的
然后设计了一台实验装½
最后给出
本文第四章给出 ＰＳＰＩＣＥ ½件仿真结果
ＰＦＣ 效果进行比较
进一步证明改进方案的正确性及可行性
介绍了电路中一些参数和元件的选取
了实验装½的实验波½和实测数据
以及控制电路的各个组成部分和功½
本文通过理论分析 仿真研究和实验验证
率因数校正变换电路的合理性和可行性
大的 ＰＦＣ 效果的改进 比较有实用价值
关键词
证实了这种改进的三相 ½½½½½ 型双管功
以较小的改进换取了较
与传统的变换器相比
功率因数校正技术 双管 ＰＦＣ ＤＣＭ ½开关 电流谐波
I
Abstract
AC/DC converter is the most widely used converter in the power system. In order to reduce
the harmonic pollution of power supply and improve the power factor, people are using more
and more power factor correction technology.
At present, the single-phase PFC is already developed, but the three-phase PFC is still in
the stage of library works. In recent years, discontinuous current mode control implementation
for three-phase AC-DC converters with active power filtering and power factor correction
schemes has attracted special interest in industrial and telecommunication energy systems. This
control strategy has practical advantages since it has a simple and cost-effective configuration.
However, for emergency engine-driven generators, most three-phase PFC converters with
discontinuous current mode control have not been effectively adopted in practice because the
conventional PFC circuit configuration has some disadvantages for engine-driven generators
connected to three-phase AC mains.
In this paper, the comparison between the improved boost type dual-transistor PFC circuit
and the conventional one is presented. First we analyze the working principal of the
conventional PFC circuit, give out its 9 working modes. And we analyze the inherent reason of
high current harmonic, find out that the duty cycle of the transistors ties in with the PFC effect.
And in order to overcome the disadvantage of the conventional circuit, we present an improved
PFC circuit and its working principal as well.
In chapter 4, the famous software toolkit PSPICE is used to validating the rationality and
correctness of the improved circuit. Then an experimental installation is given. The main
devices and parameters, and all parts of the control circuit are designed. Finally, the
experimental waveforms and results are given.
In conclusion, the correctness and feasibility of this improved three-phase boost type
dual-transistor power factor correction converter are proved by the theoretical analyses,
simulation research and experimental validation. Compared with the conventional circuit, the
PFC effect is much better but the cost is not that much.
Keywords:
PFC technique Soft-switching
DCM Current harmonic Dual-transistor
II
独创性声明
本人声明所呈交的学½论文是我个人在导师指导下进行的研究工½及取得的研究成
果
½我所知
除文中已经标明引用的内容外
本论文不包含任½其他个人或集½已经
均已在文中以明确方
发表或撰写过的研究成果
对本文的研究做出贡献的个人和集½
式标明 本人完全意识到本声明的法律效果由本人承担
学½论文½者签名
日期
年
月
日
学½论文版权½用授权书
本学½论文½者完全了解学校有关保留
½用学½论文的规定
即
学校有权保留
本人授
可以采
并向½家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版
允许论文被查阅和借阅
权华中科技大学可以将本学½论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索
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保密
本论文属于
不保密
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在 年解密后适用本授权书
学½论文½者签名
日期
年
月
日
指导教师签名
日期
年
月
日
1.
1.1
电力电子技术概述
[5] [17] [31][39]
根据美½电气电子工程师协会
半导½器件
IEEE
绪 论
的定义
电力电子技术是指有效地利用电力
实现对电½的高效率变换和
通常认为
1956
年第
因此通俗一点
电力电子学
应用电路理论和设计理论以及分析开发工具
控制的一门技术 它包括电压 电流
频率和波½等方面的变换
一个晶闸管
SCR
发明之日就是电力电子技术诞生之时 经过
40
多年的发展 电力电
子技术已经½成较为完整的学科½系和理论 成为相对独立的一门学科
讲
电力电子技术是一门利用电力电子器件对电½进行控制和变换的学科
自动控制技术将成为三种最重要的技术
科权威人物
B. K. Bose
教授预言
子技术
在将来工业高度自动化情况下 计算机技术 电力电
电子技术的发展存在两个分支 一个是信息电子技术 即以晶½管集成电路为核心½
成对信息处理的技术 通常所说的模拟电子技术和数字电子技术½属于信息电子技术
其发展的特点是集成度越来越高
就是电力电子技术
代以来
化
集成规模越来越大
各种功½越来越全
另一个分支
80
年
它是½用电力电子器件对电½进行变换
处理和控制的技术
信息电子技术和电力电子技术在各自发展的基础上相结合而产生了新一代高频
全控型的功率集成器件 从而½电力电子技术的发展和应用进入一个全新的阶段
50’S
60’S
70’S
图
1.1
80’S
电力电子器件的发展历程
90’S
电力电子技术的发展是与电力电子器件的发展紧密相联系的 图
1.1
所示为电力电子
器件的发展历程
根据电力电子器件的发展历程及其应用
电力电子技术的发展大½可
以分为四个阶段
1956
年第一个晶闸管
SCR
的问世以及随后
20
年晶闸管额定值和特
性参数的提高和改进 开创了 晶闸管及其应用
1
的电力电子技术的第一阶段 通常也
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