基于占空比预估法的数字式apfc研究与设计

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1、分类号TM910.6密级公开UDC621.3学位论文编号D-10617-308-(2016)-03004重庆邮电大学硕士学位论文中文题目基于占空比预估法的数字式APFC研究与设计英文题目ResearchandDesignofDigitalAPFCBasedonDutyCyclePredictiveMethod学号S130301003姓名陈波学位类别工学硕士学科专业控制科学与工程指导教师黄智宇副教授完成日期2016年4月15日重庆邮电大学硕士学位论文摘要摘要随着能源的大量消耗和大气污染问题的日益严重，作为新型环保交通工具的电动汽车已成为

2、当下发展的趋势。随着电动汽车的普及，大功率车用充电设备的需求也将日益增加，这会给公用电网带来巨大的谐波污染。因此，大功率电子设备要求必须带有功率因数校正（PFC）模块，从而抑制谐波电流，提高功率因数，减小电子设备对电网的谐波污染。随着数字控制技术的不断成熟，功率因数校正技术数字化已逐渐成为电力电子领域研究的热点之一。目前，大多数有源功率因数校正（APFC）数字控制算法多是从传统模拟控制策略上移植过来的，控制算法较为复杂，且运算量大，不利于大功率单相APFC数字化的推广。因此，必须充分发挥数字控制的优点，研究出运算简单且真正适合APFC

3、的数字控制算法。占空比预估控制是一种新型的非线性控制策略，其算法简单、响应速度快，是一种很有研究价值的控制手段。首先，本文对现有占空比预估控制算法进行了详细的理论推导，该算法将输入电压直接引入到占空比计算中，这将给系统的稳定性带来干扰。因此，在现有占空比预估算法基础上，引入输入电压限幅滤波和前馈输入电压补偿两个改进策略。并在Matlab中搭建了改进占空比预估控制和平均电流控制Boost-PFC系统的仿真图，通过仿真结果表明，占空比预估控制在取得比平均电流控制功率因数更高的情况下，动态响应速度大大提高，算法更简单，抗干扰能力更强。其次，

4、根据系统设计要求，确定了Boost-PFC电路系统的技术指标，完成了系统硬件设计总方案。随后对相应电路模块进行了仿真验证，优化了电路设计参数。在算法理论研究基础上，完成了系统的软件流程设计，明确了代码编写流程。最后，根据系统的设计方案搭建了软硬件实验平台，完成了相关调试工作。实验数据显示，辅助电源输出电压稳定，纹波小，满足设计要求；占空比预估控制Boost-PFC系统在宽电压输入和宽负载输出时，功率因数均大于0.98，输出母线电压稳定，且算法执行时间为平均电流控制算法的66.8%。在同等条件下，占空比预估控制获得的功率因数比平均电流控

5、制高出1%左右，充分体现了改进算法的优势。关键词：功率因数校正，数字控制，占空比预估，反激I重庆邮电大学硕士学位论文AbstractAbstractWiththeenormousdepletionofenergyandtheincreasingcrucialcontaminateofair,todeveloptheelectricvehicles,asanewtypeoftransportation,hasbeenatrendintoday`ssociety.Astheelectricvehiclehasbeenwidespread,

6、whichmaypromoteaneedofhigh-powerchargingdevice,anditisgoingtobringasevereharmonicpollutiontopublicelectricnet.SothesedevicesareaskedforequippingPFC(PowerFactorCorrection)module,whichusedforrestrainingharmonicelectric,raisingpowerfactors,diminishingthepublicnet`spollutio

7、n.Becausethetechnologyofdigitalcontrolisincreasinglymature,todigitizePFChasbeenoneofthemostinvestigativehotspotsinelectricityandelectron.Presently,agoodpartoftheAPFCistransplantedfromtraditionalcontrolstrategies,whosecomplicatedarithmeticandlargeoperationalamountsarenot

8、helpfultothedigitizePFC`sspread.Sotheadvantageofdigitalcontrolmustbefullyunleashedtoworkoutaneasyandtrulysuita