多逆变桥并联并联型APF电路拓扑的比较研究.docx

摘要:随着科学技术的发展，各种新能源和电力电子设备的出现，给电力系统注入了越来越多的谐波，使电网中的谐波污染严重，严重影响了电网的供电质量。功率因数校正技术是治理电网谐波电流，提高电网功率因数的有效手段，它与有源滤波器的结合能够让电网质量得到极大的改善。

本文首先介绍了并联型APF的工作原理，通过分析并联型APF的工作原理对主电路进行了控制方案的设计。本文采用双闭环控制系统，控制方式采用直接电流控制，即只需要检测电源电流，交流侧电流控制方案的设计使电源电流相位始终跟随电源电压相位，达到提高功率因数的目的；直流侧电压控制方案的设计保持电容电压稳定。基于双闭环控制系统，本文对并联型APF共电容和独立电容的两种拓扑结构进行对比研究，先给出了主电路和控制电路的参数设计方法，再通过MATABLE软件对控制系统进行了仿真研究，研究结果表明共电容和独立电容两种拓扑结构对谐波治理均有明显的效果，其中共电容结构补偿效果突出。最后对谐波补偿系统的各模块电路给出了具体的硬件电路设计方案，并通过AD软件进行了硬件设计。

本文以两桥为例进行了实验研究，为了提高开关频率，更好的实现对高次谐波的补偿，采用了倍频技术。基于倍频CPS-SPWM技术的并联逆变器能够在较低开关频率下实现较高的等效开关频率，达到系统要求的指标。仿真结果表明，基于倍频CPS-SPWM技术的并联型APF能够在抑制谐波方面取得显著的效果。

关键词：功率因数校正技术，并联型APF，双闭环控制系统，倍频CPS-SPWM技术

目  录

摘  要

ABSTRACT

第一章 绪论-1

1.1-谐波的产生及其治理方法-1

1.1.1-谐波产生的原因-1

1.1.2-谐波的危害-1

1.1.3-谐波的治理-1

1.2-功率因数校正技术的研究-2

1.2.1-功率因数校正技术介绍-2

1.2.2-无源功率因数校正技术-3

1.2.3-有源功率因数校正技术-3

1.3-本文主要工作-3

第二章 并联型PFC技术分析-4

2.1-并联型PFC工作原理分析-4

2.2-并联型PFC控制方案设计-4

2.2.1-交流侧电流控制方案的设计-5

2.2.2-直流侧电压控制方案的设计-5

2.3-并联型PFC拓扑结构-6

2.3.1-两桥并联独立电容拓扑结构-6

2.3.2-两桥并联共电容拓扑结构-7

2.4-倍频 CPS-SPWM 技术研究-8

2.5-本章小结-9

第三章 并联型PFC仿真研究-10

3.1-两桥并联独立电容结构的仿真研究-10

3.1.1-两桥并联独立电容结构主电路参数的设计-10

3.1.1.1-主电路容量计算-10

3.1.1.2-直流侧电容值的选取-10

3.1.1.3-交流侧电感值的选取-11

3.1.2-两桥并联独立电容结构控制参数设计-12

3.1.2.1 电流内环设计-12

3.1.2.2 直流侧电压外环设计-13

3.1.3-两桥并联独立电容结构仿真分析-15

3.1.3.1 仿真参数-15

3.1.3.2 仿真模型-15

3.1.3.3不同负载仿真结果比较与分析-18

3.2-两桥并联共电容结构的仿真研究-23

3.2.1-两桥并联共电容结构的参数设计-23

3.2.1.1 主电路参数的设计-23

3.2.1.2 闭环控制参数设计-23

3.2.2-两桥并联共电容结构的仿真分析-24

3.2.2.1 仿真参数-24

3.2.2.2 仿真模型-24

3.2.2.3不同负载仿真结果比较与分析-25

3.3-两桥独立电容和两桥共电容的对比分析-30

3.4-本章小结-30

第四章 硬件电路设计-31

4.1-系统结构框图-31

4.2-硬件电路模块化设计-31

4.2.1-主电路设计-31

4.2.2-控制电路设计-33

4.2.3-驱动电路的设计-38

4.2.4-保护电路的设计-38

4.3-本章小结-40

第五章 总结与展望-41

5.1-全文工作总结-41

5.2-进一步工作展望-41

参考文献-42

致    谢-43