浙江大学
硕士学½论文
Boost-PFC电路拓扑和控制算法的研究
姓名：郎芸萍
申请学½级别：硕士
专业：电力电子与电力传动
指导教师：马皓
20060201
浙江大学硕士学½论文
摘要
摘
要
ＰＦＣ技术是电力电子技术的重要组成部分，已经在越来越多的领域得到应用。采用Ｐ½Ｍ控
制方式的整流器，½得到较½的单½功率因数，减少线电流畸变，实现½量的双向传输，是实
现电力电子装½功率因数校正和谐波抑制的理想整流器。本论文对于Ｂ００½½功率因数校正器的拓
扑分类和ＰＷＭ整流器的控制策略进行了比较详细的综述介绍和比较深入的研究。具½所½的几
个方面的研究目的和工½内容如下：
（１）提出了一种关于单相Ｂ００½½功率因数校正器数字控制的简化算法
随着数字控制技术的不断发展，其在功率因数校正技术领域的应用越来越广。相对模拟控
制，数字控制的优点：没有模拟电路中参数温度漂移的问题，简化硬件电路，控制灵活且易实
现先进控制等，½得所设计的电源产品不仅性½可靠，且易于大批量生产，从而降½了开发周
期。因此，数字化控制电源已成为½今开关电源产品设计的½流。
½是，数字控制同时也存在很多问题，其中最主要的就是数字化运算速度与开关频率之间
制约的问题，½得现有控制算法很难完全实现以上优点。为了解决上述开关频率与ＤＳＰ处理速
度之间的矛盾，论文第二章提出了一种基于数字信号处理器（Ｄ½Ｐ）的改进的ＰＦ½数字控制方
案，避免了常规平均控制算法在每个开关周期中复杂的输出占空比运算，减少了每个开关周期
ＤＳＰ工½量，得到了相对平均电流控制更高的控制效率。
此改进算法基于预设正弦表和系统微分约束关系，½得大部分的运算和采样工½½可以在
主循环（即多个开关周期）中完成，从而简化控制，提高开关频率。同时还避免了电½电压畸
变对输入电流控制的½响。实验结果验证了此改进算法的有效性，控制策略简单½包含完整的
电压外环控制和电流内环控制，通过ＴＭＳ３２０ＬＦ２４０７Ａ定点ＤＳＰ（执行速度４０Ｍ½ＰＳ）即可以
实现对开关工½频率１００½Ｈ½的单相ＰＦＣ的数字控制，实现了高功率因数½谐波的功率因数校
正电路。此控制策略大大减少了控制½ＰＵ的工½量。
（２）基于Ｄ½Ｐ控制的无纹波双管Ｈ桥整流电路的研究
本实验拟设计３½½单相功率因数校正前½电路，对于单相ＰＦ½电路来说输入电流较大。由
于双管Ｈ桥整流电路在任½＿【½模式电路中½只有两个半导½器件导通工½，可以减少导通损
耗提高传输效率。同时由丁电路所需器件较少，电路的½积也可以减少。所以主电路拓扑选择
导通损耗较小的双管Ｈ桥整流电路。现在通过额外添加了一个电容和一个电感．在Ｂ½½½½电路
上也实现双电感无纹波技术，½得Ｂ½½½½电路也½实现输入电流无纹波。
本论文第三章对单相功率因数校正前½电路拓扑进行了研究和改进，提出了无纹波双管Ｈ
桥整流电路。此电路去掉了ＥＭ½滤波器与ＰＦ½级间的整流桥，减少了电路的导通损耗。同时
将耦合双电感技术应用于双管Ｈ桥整流电路，通过添加耦合电感和滤波电容在双管Ｈ桥整流电
路上实现输入电流无纹波技术。实验结果验证了此电路的可行性和有效性，实现了３½½等级的
浙江大学硕士学½论文
摘要
高功率因数½谐波单相ＰＦ½电路，基本实现输入电流无纹波。
（３）空间矢量简化算法在三相Ｐ删电压型整流器中的应用
在中大功率应用场合，选用三相六开关电压型拓扑，采用适½的控制策略，系统可以获得
优良的性½指标。该电路拓扑具有½量双向流动的特性，对需要½量回馈的场合是很有意义的。
所以，总的说来Ｐ½Ｍ整流器采用六开关Ｂ００½½结构应是一种趋势。
将传统的电流控制策略加以改进，结合他们的优点，并与空间矢量调制技术相结台的数字
化控制策略是Ｐ½Ｍ整流器控制策略发展的方向之一。以现代控制理论为基础的数字化电流控
制策略也是一个发展方向。近年来许多三相Ｐ½Ｍ整流器的控制½采用了Ｄ½Ｐ控制，这代表了
½个趋势，预计今后数字化控制将逐渐取代模拟控制，将占据在控制技术方面研究和开发的主
导地½。
本文第四章提出了应用于三相六开关Ｂ½½½½型Ｐ删整流器的空间矢量简化算法，避免了常
规空间矢量控制方法复杂的反正切½数、正弦½数和平方根运算。该方法根据两相笛卡儿坐标
系上的电压空间矢量，直接确定电压空间矢量所在扇区，计算合成参考电压矢量的电压空间矢
量在各个扇区内的½用时间，从而得出½前的开关状态及控制占空比。避免了传统控制策略中
关于反正切正弦查表等繁杂工½，简化了运算过程。此外推导出了适用于此三相整流系统的建
模和控制环设计。
通过ＰＥ—Ｐ½½ＶＣ３３电力电子开发平台，将此简化算法和控制环设计应用于三相Ｐ删整流电
路，验证了本文所提出的简化控制算法和控制环设计的有效性。通过实验得到对称连续正弦的
输入电流波½，将系统输入电流的总谐波畸变率控制在４％以Ｆ，同时实现了单½功率因数整流。
关键词：功率因数校止：数字控制；脉½调制：预测控制算法；双管Ｈ桥整流电路；输入电流
无纹波；三相电压型整流器：空间矢量调制；控制环设计。
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½½½½½ ½½½½½
½½½½½ ½½½
½½½½½½ ½½½½½½½½½
浙江大学硕士学½论文
摘要
½½½½½½½½½ ½１１½１１
½½½½½½½½
½½½½ ½Ｖ½½½½½
½½½½½½
½½Ｈ½½ ½½½仃０１．
（２）Ａ
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（３）Ａ½½½½½½½½½½½½½½½½½访½½
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