【摘 要】
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随着数字控制理论及半导体技术的发展,电源技术控制数字化的实现成为电力电子技术发展的重点研究方向之一。功率因数校正(PFC)技术是提高电网可靠性和电能质量的有效途径,是
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随着数字控制理论及半导体技术的发展,电源技术控制数字化的实现成为电力电子技术发展的重点研究方向之一。功率因数校正(PFC)技术是提高电网可靠性和电能质量的有效途径,是开关电源领域的研究热点。在本文中,选取交错并联Boost PFC电路作为被控对象开展数字控制研究,以实现高功率密度电源模块控制功能的数字化为目标,基于数字电源控制芯片UCD3138,完成相关闭环控制算法设计研究。课题成果重点完成了控制算法的设计、技术实现及验证。与传统模拟控制技术相比,研究成果表明采用数字控制技术的交错并联Boost PFC电路具有良好的性能。针对交错并联Boost PFC数字控制研究,本文主要从以下几个方面展开:1、对电流连续模式(CCM)工作下交错并联Boost PFC变换器进行工作原理分析,重点说明了输入电流纹波与单相PFC的输入电流纹波的关系,并对电感、电容等主电路参数进行设计。为方便数字控制器的设计还对主电路建立了小信号模型。2、对几种控制方法进行对比,选择数字平均电流控制作为控制方法。结合主电路的小信号模型,对电压外环和电流内环进行设计,并通过双线性变换法数字化。同时对两相电感中出现的电流不平衡问题进行分析,并通过数字方法加以解决。3、基于数字电源控制芯片UCD3138对电路控制部分进行软件设计。电压外环与电流内环均为分段的数字PID控制,并提出一种优化动态性能的方法。同时还提出一种防止启动过冲的控制方法。通过数字控制方法对轻载管理、X电容交流电流补偿等进行了优化。4、通过仿真和实验对数字控制的交错并联Boost PFC电路进行验证,所采用的方法具有良好的效果:启动没有输出过冲,具有良好的动态性能且具有较高的功率因数和较低的THD。
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