无电压检测的PFC双环控制系统

分析并提出了无需输入电压检测电路及输出反馈电压检测电路,只检测输入电流的情况下,在Boost型连续电流模式（CCM）功率因数校正（PFc）中实现电压环与电流环的双环控制策略。在TMS320F28069DSP芯片平台上,设计了应用此无电压检测电路的双环PFC数字控制系统,并对该方案进行了实验验证。实验结果验证了此控制方案的可行性。     

基于数字双环控制的功率因数校正控制算法

提出一种基于数字控制的新型功率因数校正(PFC)控制算法。电流环采用改进的占空比控制,考虑数字控制特点加入电流项和电压项校正因子,并给出了电压项校正因子自适应算法;电压环采用具有前馈补偿的线性化比例—积分算法,引入输出电压滑动平均滤波法消除电压环对电流环的恶化影响以提升系统动态响应性能。文中以Boost电路PFC变换器为例阐明了算法的基本原理,搭建了基于数字信号处理器数字控制的千瓦级Boost电路PFC变换器硬件系统实验平台。仿真和实验均验证了算法可在宽输入电压、宽输出功率工作条件下实现接近单位功率因数的控制效果,输入电流总谐波失真低于5%,并且具有良好的快速动态响应性能。     

基于离散时间模型的隔离Cuk PFC控制

以隔离Cuk功率因数校正(PFC)变换器为研究对象,提出了一种基于离散时间模型的输入电流数字控制器设计方法.针对隔离Cuk PFC变换器建立了一种新型的简化离散时间模型,通过取其近似获得近似简化离散时间模型,然后基于模型推导了输入电流数字控制律,结合基于PI调节器的电压环控制器构成数字双环有源PFC(APFC)控制器.通过仿真验证了隔离Cuk PFC变换器近似简化离散时间模型的准确性和输入电流控制器设计的合理性,搭建了1.6 kW隔离Cuk PFC变换器硬件系统实验平台,在半载至满载范围内获得了接近单位功率因数和输入电流总谐波畸变率(THD)低于5％的功率因数校正效果.     

单电阻采样连续导通交错式功率因数校正技术

连续导通交错式功率因数校正(PFC)具有纹波电流小与转换效率高等优点,在家电领域得到了广泛的应用。然而,由于交错式PFC既要实现总输入电流的谐波抑制,也要实现分支电路电流的平衡控制,因而常规交错式PFC方案需要多个电流采样电路,导致成本上升与可靠性下降。针对此问题,本文提出一种低成本的交错式PFC控制的全新电路与方法。通过MCU对采样电阻的电压在特定时刻进行采样,并根据采样值重构出总电流与支路电流,可实现单电阻的交错式PFC控制。实验结果表明,该方法可实现低成本的交错式PFC,输入电流谐波得到有效抑制,且支路电流达到均衡的效果。     

DCM Boost PFC数字化的研究

传统断续导通模式的Boost PFC采用单电压环控制算法实现,但存在输入电流畸变大、功率因数不高的问题,从理论的角度深入分析了单电压环控制法不足的原因,根据Boost PFC电路在断续导通模式下的输入输出电压比,利用功率守恒原则,提出了适用于断续导通模式的DCM预测电流法,与单电压环控制法相比电流畸变、功率因数均得到改善。实验结果验证了理论分析的正确性。     

无桥PFC电路改进单周期控制的仿真与实验分析

为了进一步减少导通损耗和提高变换器转换效率,近年来提出了无整流桥新型功率因数校正(PFC)电路.对于无桥PFC电路,存在输入电压检测、电流检测和共模噪声等一系列问题.本文深入分析了无桥PFC电路控制的特点,提出了采用峰值电流采样的改进单周期控制无桥PFC控制方法,建立了PSPICE仿真模型并进行仿真分析.基于一种低共模噪声的无桥PFC电路,应用模拟控制芯片IR1150实现样机,验证了理论分析.     

基于软开关MERSPFC电路拓扑及性能分析

由于电流连续型功率因数校正(CCM PFC)电路能够最大限度地减少网侧电流谐波以及提高网侧的输入功率因数,被广泛地应用于各种功率变换器的前端电路结构中。文中基于电感电容谐振的软开关技术,提出了一种新型的CCM PFC电路拓扑——磁能回复开关型功率因数校正(MERS PFC)电路。通过合理的控制,该电路不仅具有较高的输入功率因数,同时实现了全功率开关器件的零电流开通及零电压关断。其次,文中对所提出的电路拓扑建立电气模型,详细分析了每一个开关周期内的电压电流工作特性,推导出其升压比计算公式,仿真验证了建模以及公式推导的正确性。在此基础上,文中详细讨论了所提出的MERS PFC电路的工作性能。计算表明,在开关频率为10 kHz时,该电路的功率器件损耗比传统boost PFC电路减少了约39%,具有更高的效率。同时,在同样的参数条件下,和传统的boost PFC电路相比,所提出的新型结构具有更高的升压能力。最后,实验结果验证了所提出的MERS PFC电路及其软开关工作特性。     

三电平BOOST电路在功率因数调节(PFC)方面的应用

为了解决较高电压等级直流负荷(如电动汽车)前端整流装置对电网造成的谐波污染问题,笔者根据三电平结构的发展和boost PFC电路的应用,阐述了一种适用于高电压等级、基于三电平拓扑结构的PFC AC-DC变换器的控制策略,分析了其在应用载波移相调制技术下模块化结构,以及其输入、输出电压特点、电感二倍频电流的电气特征,搭建了三电平Boost电路控制及电路模型,得到了较高电压等级PFC变换的方案.仿真结果表明,基于三电平Boost的PFC变换器电流环灵敏度高,能有效实现PFC变换,解决了电感电流波纹过大的问题.     

一种基于数字控制的功率因数校正（PFC）电路系统的研究

由于模拟控制电路不易更改,模拟控制的PFC电路很难在宽输入电压范围内工作在理想状态。本文研究了一种基于数字控制的PFC电路,提出一种具有输入电压前馈的数字平均电流控制策略。该策略通过加入输入电压检测环节来校正控制参数,从而使PFC电路在宽输入电压范围内保持了良好的校正效果。实验结果表明该控制策略达到了预期效果,证明了理论分析的正确性。     

数字滤波器及电感补偿算法在PFC中的应用

传统PFC控制器设计方案中,输入电流的THD主要取决于PFC控制器的控制性能及输入市电电压的质量.针对直流母线电压纹波对PFC控制性能的影响,提出一种新型的数字滤波器,对母线电压误差中的交流分量进行检测及滤除,有效地抑制了直流母线电压纹波对PFC电压环控制器的干扰,使控制器在保持母线电压稳定的同时,其输出的控制量近似趋近平直,从而极大地降低电流环电感电流参考值的畸变率,可以有效地降低输入电流的THD.针对电流环中电感值随电流变化的特点,在PFC电流环中加入电感补偿以提高电流环的追踪性能.最后实验结果验证了所提数字滤波器和电感补偿算法的可行性.     

基于电压微分反馈控制和重复控制的逆变电源控制技术

本文提出一种基于输出电压微分反馈控制和重复控制的逆变电源波形数字化控制方案.内层的电压微分反馈补偿器可以在离散域任意配置逆变电源极点位置,极大地改善了逆变电源动态性能,外层的重复控制则致力于提高稳态精度.该方案在一台基于DSP TMS320F240控制系统的PWM逆变电源上得到验证,实验结果证明在仅使用输出电压反馈的前提下,该方案能得到高质量的输出波形.     

基于状态反馈与重复控制的逆变器控制技术

针对PWM电压型逆变器提出了一种将带积分状态反馈与重复控制相结合的输出电压控制方案。状态反馈所需的变量为电容电压和电容电流。为避免采样、计算延时占用 PWM脉宽,以上反馈变量值均由状态观测器基于实测电容电压和负载电流值预测得到,使控制算法可以提前一拍进行,这样也避免了设置专门的电容电流传感器。由于积分控制的引入,改善了状态反馈控制的稳态精度,克服了早先提出的类似方案在加载时的电压跌落问题。居于控制系统最外层的重复控制器可以保证逆变器即使带非线性负载也能保持高度正弦的输出电压。实验表明该方案可同时实现高动态响应和高稳态波形精度,适用于UPS等需要高性能输出电压控制的场合。     

三相电压型PWM整流器非线性解耦控制研究

基于非线性系统反馈线性化理论，建立了三相电压型PWM整流器非线性仿射模型，推导出其对应的非线性坐标变换矩阵和非线性状态反馈矩阵，得到了三相电压型PWM整流器反馈线性化模型，提出了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制策略。对三相电压型PWM整流器解耦控制特性进行了细致分析和研究。结果表明，反馈线性化能较好地实现三相电压型PWM整流器的解耦控制。给出的试验结果验证了文中理论研究的正确性。     

三相电压型PWM整流器状态反馈精确线性化解耦控制研究

该文基于微分几何理论，在建立三相电压型PWM整流器仿射非线性模型基础上，提出其状态反馈精确线性化非线性控制策略，实现了三相电压型PWM整流器无功功率和有功功率的解耦控制。研究表明，状态反馈精确线性化非线性控制能较理想地实现三相电压型PWM整流器控制解耦，完成其功率因数校正及整流器输出特性控制的功能。文中给出了完整的理论分析及实验研究结果。     

一种新型PWM整流器间接电流控制策略及其有源阻尼方法

PWM整流器的控制策略可分为直接电流控制和间接电流控制,前者至少需要两个高精度的交流电流传感器,增加了系统的体积和成本。本文提出一种新型PWM整流器间接电流控制策略。该方法采用电流观测器获取电流反馈量,无需使用交流电流传感器。其电流环只包含有功电流反馈控制,对无功电流,则依据稳态电压平衡关系生成控制量,使其稳态时自然为零。对所提方法的电流响应进行深入分析,引入有源阻尼策略,使电流动态性能得到很大改善。仿真结果表明,本文提出的间接电流控制方法具有很好的稳态、动态性能。该方案成本低,性能高,且结构简单,是一种新颖的PWM整流器控制策略。     

小容量系统功率因数校正技术

为了提高电力电子装置的功率因数,选用一种功率因数校正方案,在电路拓扑方面采用无桥双Boost功率因数校正(2nd DBPFC)电路,降低电路损耗,可提高装置的效率;在控制策略方面采用单周期控制技术,不需要乘法器及输入线电压采样和电压前馈,只需开关管电流峰值信号就能完成对输入电流的控制,控制电路的设计简单.对单周期控制无...     

A new bridgeless buck PFC rectifier

In this study, a new bridgeless buck power factor correction (PFC) rectifier is presented. The proposed buck PFC rectifier is designed to operate in the discontinuous conduction mode (DCM). Because of the DCM operation, the control scheme of the proposed buck PFC rectifier is simple and easy, and the reverse recovery problem of the diodes can be alleviated. Because the input current follows the input voltage naturally, the current loop circuit is not required. Thus, only the traditional voltage‐mode control is employed to sense the output voltage, and a suitable control effort for the proposed buck PFC rectifier is generated to drive the power switches. Consequently, the output voltage of the proposed buck PFC rectifier can be kept at a desired value. Finally, the mathematical deductions and experimental results are provided to verify the effectiveness of the proposed bridgeless buck PFC rectifier. Copyright © 2016 John Wiley & Sons, Ltd.     

Power Factor Correction Using Predictive Current Control for Three-phase Induction Motor Drive System

This paper presents the study of a three phase pulse width modulation inverter-fed induction motor drive with single phase utility input, with and without a power factor correction circuit (PFC). The PFC circuit is controlled with the proposed predictive current control. The effects of the PFC circuit on the magnitude of the input current, harmonic contents and input power factor of the AC drive system are studied. A comparative study of simulation and experimental results for the AC. drive system, with and without PFC circuit, is carried out. The experimental implementation of PFC control of the boost converter controlled three-phase IM drive system using DSP controller board DS1104 is achieved using the proposed predictive control. The proposed PFC control method used to achieve a low input line current harmonics, for obtaining a good power quality with a fast dynamic response for output voltage and line current.     

单相脉宽调制整流器传感器故障诊断与容错控制

单相脉宽调制(PWM)整流器通常采用网侧电流与直流侧电压双闭环控制系统结构,一旦其检测系统中的传感器发生故障,将导致反馈值出现偏差,影响系统的控制效果与运行安全。设计一种准确可靠的单相PWM整流器网侧电流与直流侧电压传感器故障诊断与容错控制方案。采用解析冗余的方法实现故障诊断,基于单、双极性两种调制方法的开关函数取值设计了系统滑模观测器与状态估计器;将传感器采集值与观测器估计值作差并归一化建立系统残差,故障诊断单元通过比较残差与阈值定位故障传感器并迅速采取容错控制策略,以观测器的估计值代替故障传感器的测量值实现控制系统重构。通过仿真与实验模拟了三种传感器故障,验证了所提出故障诊断与容错控制方案的有效性与可靠性。