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三相六开关PFC及其控制技术研究文献综述

 2020-04-26 11:04  

1.目的及意义

当前电力系统中,电力电子装置应用日益广泛,但大多数开关电源采用由非线性不可控二极管或可控器件组成的整流电路。这些器件导致输入电流谐波含量商,输入功率因数降低,使交流网侧电压产生畸变,严重污染了电网,于是功率因数校正(PFC)技术应运而生。有源功率因数校正E(APFC)技术,亦即主动式功率因数校正,采用高顿开关的工作方式,与无源功率因数校正技术相比具有体积小、重量轻、效率高、功率因数接近1等优点,自其上世纪80年代诞生以来便展现出强大的生命力,使得PFC趋向大功率、集成化、微型化方向发展。

PWM整流器可以实现功率因数校正和谐波抑制,网侧电流且电能可双向流动。早在20世纪70年代,国外就开始了该项技术的基础研究。从20 世纪80年代后期开始,随着全控型器件的问世,采用全控型器件实现PWM高频整流的研究进人高潮。控制技术是PWM 整流器发展的关键。就已发展的控制技术看,三相电压型PWM整流器的电流控制技术有滞环PWM 电流控制、固定开关频率的电流控制、预测电流控制、矢量控制、直接功率控制、单周期控制。另外,状态反馈控制滑模变结构控制、基于Lyapunov 非线性大信号方法控制.模糊控制.神经网络控制等也都已经成功应用在电压型PWM整流器的控制上; 电流型PWM整流器常用的调制技术包括载调制PWM、特定诺波消除PWM和空间矢量PWM.

电压型PWM整流器要控制的变量有两种一是整流器的输出电压,是整流器的输人电流;前者要求稳定输出控制,后者要求跟随输人电压的相位,因此PWM整流器控制结构常采用双环控制系统。

目前,国内PWM 整流器控制技术的研究也取得了一定的进展。在电压型PWM整流器控制技术方面,滞环电流控制、瞬时值比较法电流控制、固定开关频率的PWM控制、预测电流解耦控制、非线性系统反馈解耦控制、单周期控制、无电流传感器的三相PWM整流器控制策略均得到研究。

随着PWM整流器在工业领域的广泛应用和电力电子技术的不断发展,对PWM整流器控制策略的研究将不断深人,其控制技术主要向以下几方面发展:

(1)电网不平衡条件下PWM整流器的控制技术研究
目前关于电网处于不平衡状态时,PWN整流器的研究主要围绕整流器嗣侧的电
感及直流侧电容的设计准则,或者是通过控制系统本身去改善和抑制整流器输入
侧的不平衡因素。为了使PWM整流器在电网处于不平衡状态下仍能正常运行,必须提出相应的控制策略。
(2)将非线性控制理论应用到PWM整流器控制技术中
为提高PWM 整流器的性能,国内外学者开始将非线性:状态反馈控制、Lyapunov
非线性大信号方法以及无源性控制理论应用到PWM整流器控制中。仍然需要研究的共同问题是最佳能量函数和反馈控制律的确定方法。
(3) 智能控制技术的研究
针对PWM整流器的双闭环控制结构中PJ调节器的参数难以确定。以及系统参数
具有非线性和时变性的问题 为进- 一步提高PWM整流器的性能,将模糊控制和神经网络控制结合起来.利用模糊逻辑的智能推理机制和神经网络的自学习能力,将能组成更好的控制方案。

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2. 研究的基本内容与方案

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研究的基本内容:在学习理解高功率因数整流器结构及原理基础上,对电压型PWM整流器做重点分析,采用闭环控制,研究PWM整流器拓扑结构,PWM整流器的电流控制策略,PFC校正器控制等,并对PWM整流器进行建模仿真研究

研究的目标:在深入了解PWM的各种结构与原理的基础上,重点研究电压型的PWM,调整电流控制策略,运用PFC校正器进行校正,最后对PWM进行建模与仿真,更好的提高电源功率因数,减少电网的无功损耗与线路压降,减少谐波的产生。

拟采用的技术方案及措施:首先学习理解高功率因数整流器结构及原理基础,阅读并掌握PWM整流器的工作原理以及其拓扑结构等相关知识。并且也要熟练运用Matlab软件以及Proteus仿真,阅读有关PWM整流器的相关知识,增强自己知识储备与软件运用能力,然后利用软件对整流器进行仿真、分析与调试,接着对电路进行搭建,最后就是不断的对其进行调试与优化了,从而等到最好的结果。


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