与提高整流器功率因数校正

Dr.K.Ravichandrudu¹,P。Suman Pramod库马尔²,M.Sailaja³,M.Meena³

教授,EEE称,Krishnaveni工程学院,尔,印度
副教授,EEE称,印度Tirupati CR.Engineering学院
PG学生,EEE的部门,CR.Engineering学院Tirupathi,印度

文摘

传统AC / DC电源转换器,通过全波整流器连接到线画了一个非正弦输入电流。这些谐波电流流经电力分配系统的阻抗会引起一些问题,如电压畸变,加热、噪音。这些谐波扭曲了当地的电压波形,可能会干扰其他电气设备连接到相同的电气服务和减少线的能力来提供能量。这一事实的存在标准或建议已被迫使用电源的功率因数校正。促进监管部门一直与我们多年来作为一个整流器功率因数修正。提高整流器的主要问题是,输出电压占空比变化很敏感。所以保持输出电压的调节是非常复杂的。提高监管机构将权力从实用程序在统一操作时功率因数在连续导电模式。

关键字

整流器、功率因数传导模式,调制器

我的介绍。

摘要预测电流模式控制开关调制(PSM)的高功率因数提高整流器。在这一战略控制开关的占空比以这样一种方式,估计电感电流将整流器输入电压成比例的转换时期(Ts)。电感电流的估算可能由于输入电压几乎恒定的切换时间。这使我们能够预测随后的纹波电流关闭期间的按时开关本身。输入电流波形变得扭曲在不连续导电模式(DCM)操作控制的nfl提高整流器。PSM的扩展范围的优点连续导电模式(CCM)的操作相比,nfl。PSM调制的结构标准电流程序控制器和非线性补偿坡道。稳态稳定性条件和低频小信号模型PSM交换提高整流器的派生通过应用标准图形和分析方法的电流模式控制。

二世。提高整流器的基本操作

提升是一个受欢迎的non-isolated功率级拓扑,有时被称为一个升压功率级。电源设计师选择提高功率级,因为所需的输出电压总是高于输入电压、极性相同,并不是孤立的从输入。提高功率级的输入电流连续,或non-pulsating,因为输入电流是一样的电感电流。提高功率级的输出电流是不连续的,或脉动,因为输出二极管进行只有在开关周期的一部分。输出电容器供应整个负载电流的开关周期。直流-直流提高整流器的电路是图1所示。

当开关,二极管反向偏置,从而隔离输出阶段。输入电感供应能量。开关关闭时,输出级从感应器接收能量以及从输入。

稳态分析连续传导和不连续导电模式操作如下解释。

答:提高功率级稳态分析

一个功率级可以在连续或电感电流断续模式。在电感电流连续模式下,电感电流连续的在整个开关周期稳态操作。在电感电流断续模式下,电感电流零切换周期的一部分。它从0开始,达到一个峰值,并返回到零在每个开关周期。输出滤波电容器被认为是非常大的,以确保一个恒定的输出电压V0 (t)≈半

b .提高稳态CCM分析

提高变换器的基本电路开关期间图2图3所示。显示了这种模式的稳态波形传导的电感电流连续[我(t) > 0 l]。

因为在稳态的时间积分电感电压在一个时间段必须是零,

连续和不连续导电之间的界限

图4 (a)。显示了波形连续边缘的传导。根据定义,在这种模式下i1趋于零的间隔。电感电流的平均值在这个边界

图4 (b)表明,对于给定的D,常V0,如果平均负载电流低于约伯(,因此,平均电感电流低于ILB),电流传导变得不连续。

d .不连续导电模式

微型计算机体积很小的不连续电流传导发生由于减少P0,因此,降低IL,因为Vg是恒定的。从山顶上是相同的在两种模式下Fig3.4,微型计算机体积很小。降低IL的价值是可能只有V0上升微型计算机体积很小。

如果我们把电感电压在一个时间内的积分为零,

更有用的获得所需的负载比D作为负载的函数不同的g值V V 0。通过使用方程式…,我们确定

传输从输入到输出电容和负载。如果负载是无法吸收这些能量,电容器电压会增加到一个能量平衡。

e .输出电压纹波

因此,最大峰值电压纹波是由

f .提高整流器的控制

功率因数校正的各种方法可分为

(我)无源功率因数校正技术

(2)有源功率因数校正技术

1。无源功率因数校正Techniue

在这种方法中一个L-C过滤器插入交流电源线路和二极管整流器的输入端口的AC - DC变换器,Fig.8所示。这种技术很简单,坚固,但庞大的大小和重量和功率因数不能很高。

2。有源功率因数校正技术

功率因数几乎可以达到统一和AC / DC电源转换器的接口模拟纯电阻Fig.9所示。与无源功率因数校正方法相比,有源功率因数校正技术有很多优点,比如高功率因数,降低谐波,体积小,重量轻。

有两种基本控制器提出了PWM功率因数校正技术,即峰值电流模式控制和平均电流模式控制在CCM提高转换器的操作。

3所示。峰值电流模式控制:

这种技术提出了提高转炉操作在CCM模式恒定开关频率如图13所示。它有他所有优点刺激类型的配置工作在CCM模式。Te的问题,这种技术是其斜率补偿要求稳定控制系统。

4所示。平均电流模式控制

这种技术提出了提高转炉操作在CCM模式在恒定的开关频率,如图14所示。它所有的优点提高类型配置工作在CCM模式。这种方法的缺点是当前控制系统是一个复杂和困难的分析和合成。在一个简化的电路提出了形状呈现正弦变化的平均电流传感输入电压。

然而,峰值电流模式控制器和平均电流模式控制器正遭受的稳定问题由于存在固有的次谐波振荡如果电源开关的占空比大于50%,噪声免疫力。

5。准稳态方法

Fig.3.6线频率。通常远低于开关频率,因此,输入电压的直流-直流转换器可以近似为一个常数连续在一个开关周期。准稳态操作的重要属性是所有量可以近似稳态值。

电阻的控制目标模拟器是强迫的输入电流与输入电压成比例的直流-直流转换器的输入阻抗是电阻。换句话说,当地平均水平的输入电流

签证官是一个常数在一条线周期如果输出电容足够大;因此,如果虚拟机也是一个不断循环,<搞笑> vg和模拟电阻成正比

电压vm规范再保险,以控制输入电流。

三世。预测开关调制(PSM)

高功率因数的广义控制目标提高整流可以表示为

再保险是整流器的模拟电阻,电感电流的函数。这个函数可以是不同的不同的控制策略。例如缴送工作实现了平均电流模式控制,所以对于缴送工作(3.27)是f (ig)的具体表达式

在该调制器控制开关的占空比以这样一种方式,电感电流变成整流输入电压成比例,在每个开关周期的结束。因此,PSM的函数

图3.16显示了广义提高整流器的控制目标。

PSM的工作原理。

为提高整流器的开关电流等于电感电流在开关的时间。切换时间内Ts,而不是电感电流,方便只平均开关电流进行集成的按时开关,因为开关电流零剩余的期间。因此缴送工作的调制器实现的控制律(28)。LPCM和PSM开关电流或电感电流可以感觉到。LPCM控制律和PSM给出的开关电流

可以指出,电感电流的周期等于当前的开头

输入电压转换器操作时的CCM断开电流的斜率可以预测期间按时开关本身。然后(32),(33)可用于PSM

Rs是转换器的电流感觉电阻和vm调制器的输入电压。在闭环操作获得电压误差放大器的输出循环。缴送工作和lpcm眼睛表达式(3.27)和(3.28)转换成合适的载波波形代替责任比例项d s t t。同样我c (t)的载波波形预测切换调制器可以表示为

稳态稳定性条件

稳态稳定性分析提出了部分在本质上是图形化的。对推导稳态电流模式控制的直流-直流变换器稳定条件,目标是量化PSM的稳态稳定性条件交换提高整流器的电路参数和变频器的开关频率。

稳态载波波形,图18所示(一个),被配置为d = t / t的函数,在标准的结构

从(3.50)和(3.51),PSM的稳态稳定性条件交换提高整流器的电路参数可以表示为

b .不连续导电模式(DCM)

DCM,电感电流零DCM开始时,电感电流为零在一个开关周期的开始。因此责任比例的周期是由调制器方程

但在DCM,(3.34)不再有效。而不是

Kcp, Kcn,过度增殖和功能毫克绘制在图3.20。Kspvalues是有效的只有在CCM操作发生的范围,因为这样的条件中使用它的推导过程。

第四,低频小信号模型PSM

在本节中,我们想开发一个线性、低频,提高整流器的小信号模型PSM线循环切换,纠正输入电压从0到vgm不等。在稳态条件下电感电流Ig整流输入电压成正比的伏秒平衡和提高电感发生在每个开关周期(Ts)。

的状态空间平均模型提高变换器功率级是由(26)。我们使用这种模式在直流操作输入电压有效值

”

调制器采用电感电流搞笑和输出电压V0生产周期根据的责任比例

本节中所开发的分析模型是有效的在任何输入-输出和负载条件只要boost变换器在连续导电模式运行。

图22显示了波德图的控制增益传递函数得到分析。调制器是Vm的直流输入电压= 6.54 v。它产生的输出电压V0 = 300 v, Vg = 110 v和负载电阻R = 606Ω。

缴送工作的控制增益传递函数是一阶,可以有效地用于设计电压误差放大器的频率响应。通常对功率因数校正电路的闭环带宽选择在5 - 10赫兹。因此这里的小信号模型,即使准确的更高频率的操作相比,直流-直流提升转换器,没有额外的好处就闭环控制器的设计。

V.CONCLUSION

提高监管机构与预测切换调制器为高功率等级和扩展工作范围的连续导电模式操作。

VI.SIMULATION结果

使用MATLAB / Simulink仿真工作是通过。PFC提高整流器的仿真图和PSM Fig.4.1所示。仿真结果的输入电流波形显示的组件值表即形成Fig.4.2 PSM我们可以通过使用输入电流波形THD的是6.08%

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