基于单周期PFC

安徽工业大学毕业设计（论文）说明书I┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊摘要开关电源是为用电设备提供直流电源的一种电力电子装置,获得越来越广泛的应用。但由此产生的网侧输入功率因数降低和谐波污染等问题也日趋严重,功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)技术可有效地减少网侧输入电流谐波含量并提高电源功率因数,正成为电力电子研究的热点之一。在各种用于PFC变换器的电路拓扑中,Boost变换器因其拓扑结构简单、变换效率高、控制策略易实现等优点,被广泛应用于PFC电路中。BoostPFC变换器基本都是工作于不连续导电模式(DiscontinuousConductionMode,DCM)和连续导电模式(ContinuousConductionMode,CCM)。目前,大多采用平均电流控制来达到功率因数校正的,但平均电流控制中需要检测输入电压、电感电流、输出电压,并且使用乘法器来实现,使得系统控制复杂,投资增加。单周期控制技术和软开关技术都是近些年来被提出的用于PFC的新型技术,单周期控制(OneCycleControl,OCC)作为一种新型的控制方式在功率因数校正(PowerFactorCorrection,PFC)电路中得到广泛地应用。单周期控制是一种新兴的非线性控制技术,与传统线性控制相比,它考虑到了开关非线性的影响,更适合对开关变换器的控制,能使系统有更快的动态响应、更强的鲁棒性和更好的输入波动抑制特性,并且单周控制PFC技术不需要乘法器,无需采样输入电压,简化了控制电路的设计。而软开关技术的应用对于降低开关损耗,进而提高开关频率,无疑起到极为重要的作用。关键字:功率因数校正Boost变换器单周期控制软开关安徽工业大学毕业设计（论文）说明书II┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊ABSTRACTSwitchingpowersupplyisapowerelectronicdevices,whichiswidelyusedtoprovideDCpowerfortheelectricalequipment.However,ithastheconsequencesthatthelowerinputpowerfactorandharmonicpollutionofthenetworksideisbecomingserious.PowerFactorCorrection(PowerFactorCorrection,PFC)technologycaneffectivelyreducetheinputcurrentharmoniccontentandtoimprovepowerfactor,soitisbecomingthehotresearchintheareaofthepowerelectronics.Inavarietyofcircuittopologies.BoostconvertertopologyarewidelyusedinPFCcircuits,thatisbecauseitssimplestructure,highconversionefficiency,controlstrategyeasytoimplement,etc.BoostPFCconverterisusuallyoperatingindiscontinuousconductionmode(DiscontinuousConductionMode,DCM)andcontinuousconductionmode(ContinuousConductionMode,CCM).Currently,theaveragecurrentcontrolisusedtoachievetheobjectiveofpowerfactorcorrection,buttheaveragecurrentcontrolneedstodetecttheinputvoltage,inductorcurrentandoutputvoltage,andhastousethemultiplier,whichwouldmakethesystemcontrolcomplexandincreasethecostoftheproduct.OneCycleControl(OCC)andsoftswitchtechnologyaretwonewPFCtechnologies,whichareproposedinrecentyears.theOneCycleControlasanewcontrolmethodforpowerfactorcorrectioncircuithasbeenwidelyapplied.Comparedwithtraditionallinearcontrol,OneCycleControlisanewnonlinearcontroltechnique.Ittakesintoaccounttheimpactofnon-linearswitch,soitismoresuitableforthecontrolofswitchingconverters.Italsoimprovesthedynamicresponseandrobustnessofthesystem.Withoutmultipliersandsamplingtheinputvoltage,thecontrolcircuitdesignissimplified.Thesoft-switchingtechnologyplaysaveryimportantroletoreduceswitchinglosses,andtherebyincreasingtheswitchingfrequency.Keywords:PowerFactorCorrectionBoostconverterOneCycleControlSoftswitch安徽工业大学毕业设计（论文）说明书III┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊目录第一章绪论...........................................................11.1功率因数校正的研究背景...........................................11.2功率因数校正的定义.................................................................................................................11.3PFC应用现状.....................................................11.4PFC技术的应用前景及发展.........................................11.5单周期控制的概念.................................................11.6本课题设计的主要内容.............................................1第二章单周期控制单相有源PFC原理.....................错误!未定义书签。2.1BOOST电路工作原理...............................错误!未定义书签。2.2单相有源PFC的基本原理...........................错误!未定义书签。2.3开关电源的基本原理...............................错误!未定义书签。2.4PWM控制的基本原理...............................错误!未定义书签。2.5三相有源PFC的基本原理...........................错误!未定义书签。第三章单周期控制....................................错误!未定义书签。3.1立体停车车库系统的组成...........................错误!未定义书签。3.1.1PLC核心控制部分.............................错误!未定义书签。3.1.2立体车库控制要求............................错误!未定义书签。3.2PLC的选择.......................................错误!未定义书签。3.3立体停车车库原理图...............................错误!未定义书签。3.4I/O口分配.......................................错误!未定义书签。3.5外部接线端口图...................................错误!未定义书签。3.6车位检测部分.....................................错误!未定义书签。3.7手动控制部分.....................................错误!未定义书签。3.8软件的设计.......................................错误!未定义书签。第四章可编程控制系统软件设计以及仿真.................错误!未定义书签。4.1MATLAB软件简介..................................错误!未定义书签。小结...................................................错误!未定义书签。参考文献...............................................错误!未定义书签。致谢...................................................错误!未定义书签。安徽工业大学毕业设计（论文）说明书1┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊第一章绪论1.1功率因数校正的研究背景1.1.1电网谐波问题及有关标准的提出随着现代工业的高速发展，电力系统的非线性负荷日益增多。如各种换流设备、变频装置、电弧炉、电气化铁道等非线性负荷遍及全系统，而程控交换机、电视机、高频逆变焊机、电子镇流器等信息设备、办公自动化设备和家用电器的使用越来越广泛。这些非线性负荷产生的谐波电流注入到电网，使公用电网的电压波形产生畸变，严重地污染了电网的环境，威胁着电网中各种电气设备的安全运行。其危害概括起来有以下几个方面：a)可能使电力系统的继电保护和自动装置产生误动或拒动，直接危及电网的安全运行。b)使交流供电设备（如交流发电机、UPS等）输出功率的利用率降低，并使输电线上的损耗增大，造成了紧缺资源的严重浪费。c)使三相四线制电网中的三次及其倍数次谐波在中线同相位，导致合成后中线电流很大，甚至可能超过相电流。但由于安全标准规定中线无保护装置，因此可能过热起火发生安全事故。d)使各种电气设备产生附加损耗和发热、使电机产生机械振动和噪声。e)电网中谐波通过电磁感应、电容耦合、以及电气传导等方式，对周围的通讯系统产生干扰、降低信号的传输质量，破坏信号的正常传递，甚至损坏通讯设备。f)谐波使电网中广泛使用的各种仪表，如电压表、电流表、有功及无功功率表、功率因数表、电度表等产生误差。为消除此类误差，会大大增加制造成本。g)增加了电网中发生谐波谐振的可能性，造成很高的过电压或过电流，从而引起安全事故。由于电网谐波的诸多危害，国际社会已于上世纪八十年代和九十年代初制定了一些与此相关的标准，以期尽量消除或降低其危害，如IEC1000-3-2、安徽工业大学毕业设计（论文）