单周期控制单相boost结构有源功率因数校正电路的研究和应用

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1、附件一上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：褚卫东日期：2008年5月1日第76页附件二上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人

2、授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密□。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：褚卫东指导教师签名：李海华日期：2008年5月6日日期：2008年5月6日第77页上海交通大学工程硕士学位论文第一章概述第一章概述随着电力电子设备的广泛使用，在电力系统中产生大量的电力谐波，尤其是传统的用于电子设备前端的单相二极管整流器，从220V交流电网输入经整流供给直流输出是电力电子技术中应用极为广泛的一种基本变流方

3、案。例如在一般开关电源（AC-DC开关电源）的输入端，AC电源经全波整流后，一般接一个大电容器，以得到波形较为平直的直流电压。整流器—电容滤波电路是一种非线性元件和储能元件的组合；因此，虽然输入交流电压Vi是正弦的，但输入交流电流ii波形却严重畸变，呈脉冲状。如果大量应用这样的整流电路，电网供给的是畸变的非正弦电流，存在严重的谐波分量，对电网会造成严重污染，并且使输入端的功率因数下降。电[3,28~30]力电子装置所产生的谐波污染已成为阻碍电力电子技术发展的重大障碍，是电工科学技术界所必需解决的问题。因此，抑制谐波提高电力电子设备的功率因数成为

4、一个十分重要的课题。[3]1.1电力谐波的危害由于功率因数不为1的负载装置的广泛应用，给电网带来了很大的质量问题，这类负载对电网的污染主要由无功电流和谐波电流引起的，它们共同导致以下几方面的危害：（1）由于电网阻抗的存在，无功电流导致电网损耗增大；（2）增加了发电和输电设备的负担，降低了电网的实际传输有功功率的能力；（3）谐波使电能的生产、传输和利用效率降低，使电器过热，产生振动和噪声，使绝缘老化，使用寿命缩短，甚至发生故障或烧毁；（4）谐波可引起电力系统局部并联谐振或串联谐振，使谐波含量放大，造成电容器等设备烧毁；（5）谐波还会引起继电器误保

5、护和自动装置误动作，使电能计量出现混乱；（6）对于电力系统外部，谐波对通信设备和电子设备会产生严重的电磁干扰。第1页上海交通大学工程硕士学位论文第一章概述[3,28]1.2谐波治理的意义和必要性谐波的污染和危害已经引起世界各国的广泛关注，为了使电力系统和电器设备安全运行，必须治理谐波。谐波治理的意义还在于其对电力电子技术自身发展的影响，因为电力电子设备所产生的谐波污染已阻碍了电力电子技术的发展，这迫使电力电子领域的研究人员对电力谐波进行研究并寻求治理的方法。谐波研究的意义，还可以上升到从治理环境污染，维护绿色环境的角度来认识。现在人们提出的“绿

6、色”电源，“绿色”照明等，无谐波就是“绿色”的标志之一。为了减少谐波危害，国际电工委员会（IEC）也制定了许多关于电磁兼容（关于谐波方面）的国际强制标准。所以对电力系统谐波污染的治理，已成了电工科学领域内迫切解决的问题之一。1.3减少谐波改善功率因数的方法提高AC-DC电路输入端功率因数和减少输入电流谐波，即使输入电压和输入电流同相位；使输入电流正弦化。利用功率因数校正技术可以使交流输入电流波形完全跟踪交流输入电压波形，使输入电流波形呈纯正弦波，并且和输入电压同相位，此时整流器的负载可等效为纯电阻。功率因数校正电路分为有源和无源两类。第一种无源

7、校正电路，通常由大容量的电感、电容组成。加LC无源滤波器在AC/DC这样整流器电路的输入端，这是对电网实施补偿的被动方法，虽然这种方法即可以补偿谐波，又可以补偿无功功率，且结构简单，可靠，成本低，EMI小，一直被广泛使用，但由于无源滤波器是通过在电力系统中为谐波提供一并联低阻抗通路以起到滤波作用，其滤波特性是系统和滤波器的阻抗比所决定的，因此存在以下[3]缺点：（1）滤波特性受电网系统阻抗和运行状态影响较大，易和系统发生并联谐振，导致谐波放大，使滤波器过载甚至烧坏；（2）只能消除特定的几次谐波，对某些次数谐波可能起放大作用，可能导致滤波器过载；

8、（3）滤波补偿要求和调压要求有时难以协调；（4）这些LC滤波器往往工作在工频低通或带通状态，因而滤波器的有效材料消耗多，体积大；（5）难以得到高功率因