比较研究的功率因数校正和最小化使用Boost变换器和交叉提高转换器使用Pi控制器

穆克什·库马尔¹教授,Gautam Kumar熊猫²,教授Pradip Kumar萨哈³

PG学者,部门电气工程发自发自,杰尔拜古里政府工程学院,杰尔拜古里,西孟加拉邦,印度¹
煤斗和教授,部门电气工程发自发自,杰尔拜古里政府工程学院,杰尔拜古里,西孟加拉邦,印度²
教授,系电气工程发自发自,杰尔拜古里政府工程学院,杰尔拜古里,西孟加拉邦,印度³

文摘

直流电源广泛应用在大多数的电气和电子设备如电脑、电视、音响等。和公用电网中可用的电能不适合直接使用,所以特别地,应用程序需要直流源必须包括一个接口装置之间的交流电源线路和负载要求的直流电压。传统AC / DC转换包括二极管整流器与大型电容器降低直流电压纹波。滤波电容器降低纹波的输出电压,但吸引非正弦线电流,降低了功率因数。所以功率因数校正(PFC)技术是获得越来越多的关注。最受欢迎的变换器拓扑用于有源PFC的推动作用,因为它将连续的输入电流。这个输入电流可以被平均电流模式控制技术。但是有涟漪在提高转换器的输入电流由于电感可以最小化通过使用两阶段交叉提高转换器。这里平均电流模式控制的交叉提高变换器在连续导电模式使用PI控制器,为代表提供高功率因数和低飞

关键字

二极管整流器、平均电流模式控制、交叉提升转换器,PFC, PI控制器,拉力。

介绍

广泛使用的直流电源内部的电气和电子电器导致越来越需求的直流电源。所以获取这个直流电源,必须提供一个接口之间的交流电源线路和负载要求直流电压。

通常这种转换从AC, DC是由单相二极管整流器。这些古典转换器纠正输入交流电压得到直流输出电压,但这之间的直流电压震荡0到高峰。减少从直流电压纹波滤波电容器,而这正是功率因数和出现的问题。电容器直流电压保持一个恒定值,但它从非正弦电流。电容器吸引目前只供应的电压峰值。所以输入电流变成脉动导致可怜的功率因数和高野。因此,功率因数校正技术引起了人们的注意。有两种类型的功率因数校正技术,无源功率因数校正和有源功率因数校正。不能得到更好的功率因数无源功率因数校正技术,输出电压也不能控制。由于有源功率因数校正技术是用于满意的结果。 In active power factor correction most popular is boost converter for its continuous input current. The boost converter is widely used as active power factor corrector [1] because it draws continuous input current from the supply. This input current can be controlled to follow a sinusoidal reference using current mode control techniques. There are different current mode control techniques [2], but best result can be obtained from average current mode control technique [3] due to its various advantages. In this paper, power factor correction and THD minimization is done by two phase interleaved boost converter [4] whose input current is controlled by average current mode control technique. In this interleaved boost converter there are two boost converters operating in 180ÃÂ out of phase . So the ripple present in the current of boost converter gets almost eliminated and that is the main advantage of the interleaved boost converter. Here for average current mode control, PI controllers are used. The simulation of interleaved boost converter with PI controller is shown here to show that interleaved boost converter with PI controller provides good input current with high power factor and low THD. All the simulation is done by MATLAB-Simulink.

功率因数提高的必要性

功率因数是衡量品质因数有效源和负载之间的电力传输网络。它总是有一个值在0和1之间。统一功率因数条件时的电压和电流波形有相同的形状,并在阶段。功率因数定义为夹角的余弦值交流电路的电压和电流。如果电感电路,电流滞后于电压和功率因数称为滞后。然而,在一个电容电路,电流的电压和功率因数是领先的。功率因数可以定义为有功功率之比的视在功率,有功功率的权力实际上是电路中消散阻力。无功功率是发达的感应电阻电路。功率因数=(有功功率)/(视在功率)与低功率因数负载了比一个负载电流具有高功率因数相同数量的有用的权力转移。较高的电流增加能量损失。 So power factor improvement is required

功率因数校正(PFC)技术

功率因数校正技术的退化可以提高电力系统的功率因数使用外部设备。功率因数校正可以分为两种类型:无源功率因数校正和有源功率因数校正在无源PFC,只有被动的元素使用二极管桥式整流,线路电流正弦。利用无源PFC功率因数不能增加到所需的值。增加电压,PFC组件增加大小。在无源功率因数校正功率因数永远无法纠正1和不能控制输出电压。在有源PFC控制电源由负载的数量和功率因数接近团结。通常在任何有源PFC的输入电流负载是为了使电流波形控制的紧跟主电压波形(正弦波)。结合活性元素和一些活跃的开关是用来增加线路电流形成的有效性和获得可控的输出电压。

PFC的平均电流控制提高转换器

有不同的电流模式控制技术来操纵从提高获得连续的输入电流转换器,然而其中平均电流模式控制提供了最好的结果。在平均电流模式控制开关频率是恒定的,它允许输入电流波形。图1 PFC平均电流控制提高转换器的平均电流模式控制电压控制环和电流控制回路。输入电流当前iref iL与参考。当前参考iref通过按比例缩小的线电压电阻分压器与比例系数K与驱动信号相乘得到的输出,电压比例积分控制器。这个驱动信号是通过比较输出电压与参考电压和电压误差verror穿过电压PI控制器。il的比较和iref给ierror已经被另一个放大PI控制器,并与锯齿波,并提供PWM驱动信号的切换。PI控制器由一个比例增益产生一个输出正比于输入错误和集成,使稳态误差为零。当电感电流上升,当前ierror减少误差。相反,ierror增加。当输出电压Vo增加时,输出电压误差verror减少,当前ierror减少误差。相反,ierror增加。

PFC的平均电流控制的交叉提高转换器

交叉技术由移相控制信号的细胞在并行操作在同一开关频率。主要优势是当前分布和减少脉动。当前开关只是一小部分的输入电流。所以交叉提升转换器可以减少输入电流纹波和转换损失。提出了系统的框图表示在图2。

功率因数校正,使用两阶段交叉提升转换器。连续电流由交叉提升转换器,采用平均电流控制是控制和为此目的而使用PI控制器。平均电流模式控制使用电压控制环和电流控制回路。减少波纹交错的两个阶段提高转炉操作180年的阶段。180年获得相移一个两个电流PI控制器的输出与两个锯齿波,180阶段。以这种方式开关S1和S2的PWM信号产生。

结果和讨论

首先模拟单相二极管整流器。MATLAB-Simulink模型的单相二极管整流滤波电容器图3所示

从图4可以看出,输入电流不连续和脉动。由于功率因数很差

有功功率和无功功率分别获得P = 1200 w和Q = -680 var功率因数为0.87的THD的输入电流反映在图6所示

从图6,我们可以说是高达100.41%。提高功率因数,减少使用拉力提高转换器。使用boost变换器MATLAB-Simulink模型图7所示。

在这个模拟输出功率是800瓦。输出电压是400 v。所以作为200欧姆的电阻。在输出电压一个PI控制器是用来维持电压的参考。首先是输出的电压波形图8所示的电压是否遵循参考

我们可以看到从Fig.9输入交流电流几乎是正弦波作为输入交流电压但有大量的输入电流脉动存在。

从上面的图我们可以这么说

有功功率= 915 w

无功功率= - 63 var

因此,功率因数为0.9976

(THD的输入电流图10所示

它仍然可以提高交叉提高转换器的使用和输入电流的脉动可以最小化交叉促进PFC变换器的MATLAB仿真软件模型平均电流模式控制比例积分控制器Fig.12所示

从Fig.14我们可以看到输出电流是恒定和脉动。输入电流是两个电感电流的总和。随着电感电流波动阶段转移到180年他们彼此抵消。输入电流涟漪是最小化。

有功功率无功功率950 w -40 VAR

所以几乎是统一的功率因数为0.999。现在输入交流电流的近似获得Fig.16所示

输入电流的近似是10.92%

所以我们可以说,交叉提升转换器提供了更好的功率因数和拉力

输入功率因数不同的电路拓扑的比较如下表所示。

结论

能量转换的主要问题是电力电子与广泛应用于当今世界。我们也不能与功率因数和妥协。摘要功率因数校正和最小化交错提高变换器在连续导电模式,使用比例积分控制器与平均电流模式控制,一直在理论分析和模拟仿真软件MATLAB。从仿真结果可以得出结论,使用交叉提高变换器功率因数已经改进了很多和已显著减少。为进一步改进模糊逻辑控制器或神经网络可用于取代PI控制器。

表乍一看

表1

数据乍一看


图1	图2	图3	图4

图5	图6	图7	图8

图9	图10	图11	图12

图13	图14	图15	图16

引用

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