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并网设备输入功率因数和电流谐波已成为主要的电能质量问题,为满足相关标准对功率因数和总谐波畸变率(THD)的严格要求,如IEC61000-3-2,须在供电电源中加入功率因数校正(PFC)功能以提高输入侧电能质量,因此,通常在供电电源中加入PFC变换器作为预调节器,保证网侧接近单位功率因数。PFC变换器多采用双闭环平均电流控制策略,其中电流内环控制变换器输入电流实现正弦化,且与输入电压同相位,电压外环调节变换器输出电压达到预设的恒定电压。为使两个控制环路进入闭环状态,论文分别设计PI控制器实现输入电流跟踪和输出电压调节,首先假设变换器运行于连续导通模式(CCM),考虑数字控制延时和PWM调制器的影响,分析电流内环频域特性,同时从能量角度分析建立描述输出电压动态的数学模型;进而在频域分别设计PI电流控制器与电压控制器,并确定相应的控制参数;建立双闭环PI控制的boost PFC变换器系统仿真模型及实验样机,将仿真研究和实验研究相结合,证实所设计的双闭环PI控制方案的有效性。PFC变换器运行于断续导通模式(DCM)时,双闭环PI控制的PFC变换器存在电流跟踪性能降低的技术不足,为此,论文研究建立描述CCM和DCM电感电流动态的统一的超局部模型,再设计无模型预测电流控制器,提出boost PFC变换器的无模型预测电流控制,并开展与boost PFC变换器的双闭环PI控制的性能对比研究,旨在获得更为优异的电流跟踪性能、更高的功率因数和更低的THD。当变换器网侧为单位功率因数,其输入侧包含以二倍电网频率脉动的功率分量,为补偿变换器输入侧和输出侧的功率不匹配,通常在其直流输出侧并联大容量电解电容,但由于电解电容寿命有限,将导致电解电容相关的可靠性问题;此外,受有限的电容容量影响,变换器直流输出侧包含二次纹波电压,导致双闭环PI控制的boost PFC变换器存在输入电流畸变、电压控制环路响应缓慢等亟需解决的技术问题。为此,论文采用PFC变换器直流输出侧并联容性功率解耦电路的解决方案,在电路工作原理分析的基础上,推导由二阶微分方程描述的解耦电容电压模型,提出解耦电容电压的二阶无模型预测控制方法。通过系统建模与仿真研究,证实所提出的二阶无模型预测控制可以控制解耦电路有效地吸收PFC变换器中存在的脉动功率。