【摘 要】
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包含整流-滤波电路的开关电源广泛应用于电力电子设备中,这些设备接入供电系统时会产生输入电流畸变。为了改善电网与输电线路的电能质量,使输入电流的总谐波畸变(Total Harmonic Distortion,THD)满足要求,提高用电设备的功率因数(Pow er Factor,PF),开关电源中需增加有源功率因数校正(Active Power Factor Correctio n,APFC)电路。随
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包含整流-滤波电路的开关电源广泛应用于电力电子设备中,这些设备接入供电系统时会产生输入电流畸变。为了改善电网与输电线路的电能质量,使输入电流的总谐波畸变(Total Harmonic Distortion,THD)满足要求,提高用电设备的功率因数(Pow er Factor,PF),开关电源中需增加有源功率因数校正(Active Power Factor Correctio n,APFC)电路。随着集成电路技术的不断进步,以数字信号处理器(Digital Signal Pr ocessor,DSP)、单片机和现场可编程逻辑阵列(Field Programmable Gate Array,FP GA)等为代表的数字控制器己经广泛应用于APFC中,然而开发数字APFC控制算法难度大且耗时,手工编写控制算法的开发方法已经不能满足当前数字APFC的开发需求,为适应当前工业发展的需要,本设计采用基于模型设计(Model Based Design,MBD)的方法对单相数字Boost APFC变换器进行开发。本文在分析单相Boost APFC变换器工作原理的基础上,采用平均电流控制模式对变换器进行设计,使得电路工作于连续导通状态(Continuous Conduction Mode,C CM)。首先,设计了功率主电路和信号检测电路,对电路参数进行了计算和器件选型。其次,对Boost变换器进行数学建模,设计了变换器的闭环控制器,加入了抗积分饱和及电压前馈算法,并使用MATLAB软件搭建了 Boost APFC系统的仿真模型,对电路进行仿真分析。最后,结合TMS320F28035 DSP芯片,采用基于模型设计的开发方法对控制算法进行开发,以MATLAB/Simulink中的Embedded Coder工具箱为开发工具,通过Simulink的图形化编程建立了控制算法模型,将编译生成的C代码写入DSP中,对所生成的嵌入式代码进行了软件在环(Software In the Loop,SIL)和硬件在环(Hardware In the Loop,HIL)测试。制作了一台单相Boost APFC样机进行了实验,实验结果取得了99%的PF值,验证了基于模型设计的单相Boost APFC的正确性。图[87]表[5]参[84]
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