PFC基础知识-PF的定义1功率因数（Power Factor）的定义是指输入有功功率（p）和视在功率（S）的比值；线性电路功率因数可用Cos表示，为正弦电流与正弦电压的相位差；但是由于整流电路中二极管的非线性，导致输入电流为严重的非正弦波形，用cosp已不能表示整流电路的功率因数；常规直接整流电路的滤波电容使输出电压平滑，但却使输入电流变为尖脉冲，并产生高次谐波分量。输入电流波形变，导致功率因数下降，污染电网，甚至造成电子设备损坏。引入功率因数校正是必要的利用功率因数校正技术可A/全跟踪交流输入电压波形，流输入电流波形完使输入电流波形皇纯正弦波，并且与输入电压波形相位，，此时整流器的货载可等效为纯电阻。根据常用功率因数校正方法可分为有源功率因数校正（APFC）技术与无源功率因数校正（PPFC）技术。它置于桥式整流器与滤波用电解电容器之间，实际上是一种DC-DC变换器。无源功率因数校正是利用电感和电容组成滤波器，对输入电容进行移相和整形。有源功率因数校正（APFC：Active Power Factor Correction），在负载即电力电子装置本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提高到近似为1.APFC电路常用拓扑：升压式（Boost）降压式（Buck）升/降压式（Buck/Boost）反激式（Fly back）APFC电路形式：单极式 双极式单相PFC 三相PFCBoost变换电路是有源功率因数校正器主回路拓扑的极好选择。优点：输入电流连续，因而产生低的传导噪声和最好的输入电流波形；缺点：需要比输入峰值电压还要高的输出电压。
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上传时间： 2022-05-28
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摘要：文中分析了功率因数校正的必要性，对有源功率因数校正主电路拓扑做了对比分析，确定本文选用无桥拓扑。分析了无桥PFC电路的原理和优缺点，可以看到无桥电路具有开关器件少，功耗低，成本小，电路体积小的优点。在控制方案选择单周期控制，并采用Malab Simulink仿真平台建立仿真模型，通过仿真表明，单周期控制的无桥PFC达到功率因数提高的目的。关键词：功率因教校正；无桥；单周期；Matlab随着电力电子技术的发展，电网中整流器、开关电源等非线性负载不断增加。这些存在冲击性的用电设备，将引起网侧输人电流发生严重畸变，产生大量造波污染，导致电网功率因数过低，所以提高功率因数势在必行"早期功率因数校正采用在整流器后加滤波电感电容实现，功率因数一般只有0.6左右；在20世纪90年代，有源功率因数校正（APFC）产生，是在整流器和负载之间接入一个DC/DC开关变换器，应用电流反馈技术，使输入端电流波形跟踪交流输入正弦电压波形，可以使输入电流波形接近正弦，功率因数可提高到0.99以上。由于该方案采用了有源器件，故称为有源功率因数校正APFC1有源功率因数校正主电路拓扑1.1 传统Boost拓扑传统Boost PFC电路由整流桥和PFC组成，如图1所示。传统Boost PFC电路工作时通过控制开关管的动作，采用反馈来控制电流波形，这样可以使交流网侧输入电流跟踪输入交流电压而接近正弦波，来提高功率因数。但其流通路径有3个半导体工作，当变换器功率和开关频率提高时，系统的系统通态损耗明显增加，整体效率低29
上传时间： 2022-06-17
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本文对家用太阳能光伏发电系统进行了研究和设计。首先在太阳能电池工作原理的基础上对其输出特性进行了仿真。根据其输出的非线性关系，阐述了最大功率点跟踪（MPPT）的原理，并结合DC-DC变换器对常用的MPPT算法进行了仿真。通过对比几种方法的优缺点，给出了一种新型MPPT算法。接着对储能蓄电池的充放电特性进行了研究，然后根据负载的要求计算了蓄电池的容量，并采用Boost变换器对其进行充电控制。其次，考虑到蓄电池组的电压等级较低，为使输出220V的交流电，通过分析几种拓扑结构，最终采用“推挽升压电路+全桥逆变”的电源设计方案以提高整个系统的效率，设计包括硬件和软件两部分。在推挽电路中介绍了各元器件参数的选择、高频变压器的设计及其控制电路等，其中PWM驱动电路输出采用图腾柱的方式以增强其驱动能力；逆变电路同样给出了功率开关管、滤波器的选取方法，并设计了过流保护和电压采样调理电路，对滤波器传递函数的仿真验证了设计的合理性。在软件设计中，基于DSP实现了MPPT控制、SPWM驱动信号的生成和P1闭环反馈控制。最后，论文给出了相关实验电路的调试结果，从中可以看出，所设计的电路实现了各部分的功能，并验证了设计的合理性。关键词：太阳能电池；最大功率点跟踪；推挽电路：SPWM：DSP
上传时间： 2022-06-19
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随着电力电子技术和电子计算机的迅速发展，电路的分析与设计方法发生了重大革命。以电子计算机为基础的电子设计自动化技术已广泛应用于电路与系统的设计中。它改变了以定量估算和电路实验为基础的传统设计方法，成为现代电路系统设计的关键技术之一，是必不可少的工具与手段。电路仿真工具是以电路理论、数值计算方法和计算机技术为基础实现的。它以电路理论为依据，采用合适的数学模型和仿真算法，利用计算机存储和图像处理的高速和高效率，完成具体电路的仿真。它无需任何实际元器件，用预先设计出的各种功能的应用程序取代了大量的仪器仪表。电路设计工作者也可以通过这些应用程序进行各种分析、计算和效验，完成所需特殊电路的设计工作。本文在仿真工具PSpice的基础上，对电力电子电路的器件、开环系统、闭环系统进行建模仿真分析。在器件的建模仿真中，详细地分析了功率二极管、lGBT、变压器的特性并分别建立了PSpice模型。在开环装置中对boost变换器和移相全桥ZVS-PWMDC/DC变换器进行详细的理论分析同时对其进行PSpice仿真分析。通过仿真分析为电路的参数选择和设计提供了可靠的依据。在闭环系统中为了加快仿真过程，根据开关电源控制器的行为建立了SG1524B芯片的行为模型。有效地降低了仿真时间。
上传时间： 2022-07-06
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电力电子变换和控制技术是普通高等教育“十五”国家级规划教材——“电力电子学——电力电子变换和控制技术”(2002年1月由高等教育出版社出版)的修订版。基于三年的试用情况并参考近三年国外出版的相关教材的体系、内容，对本书第一版内容作了增删修订。. 本书共10章。第1章电力电子变换和控制技术导论。第2章介绍半导体电力开关器件。随后第3、4、5、6章依次介绍DC／DC、DC／AC、AC／DC、AC／AC四类基本电力电子变换电路。第7章介绍电力电子变换系统中的辅助元器件和控制系统。第8章介绍谐振开关型变换器。最后两章介绍电力电子变换电路的两类典型应用：交流、直流电源变换器和电力电子开关型电力补偿控制器。.. 本书精选的四个教学实验，也已录入多媒体课件光盘，以供选用。 本书适用于电气工程及其自动化专业、自动化专业及其他相关专业的本科生并可用作相关专业研究生的参考书，也可供从事电力电子变换和控制的相关工程技术人员使用。
上传时间： 2013-06-28
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随着市场经济和现代化工业的发展，能源短缺和环境污染，已经成为制约人类社会健康发展的两大重要因素。新能源的开发与利用愈来愈受到重视，太阳能以其清洁环保、蕴藏丰富等优点逐步得到了开发利用。光伏逆变电源作为太阳能利用中主要的能量变换装置，是目前研究和发展的重要环节。 本课题研究的是可并网三相光伏逆变电源，以追求体积小、效率高、精度大、方便实用为目的，采用了DC—HFAC—DC—LFAC三级功率传输架构，设计中使用了SPWM技术、SVPWM技术、内高频环技术、DSP数字控制技术和数字锁相环技术等前沿实用技术。 直流DC—DC变换器采用内高频环技术，既实现了电气隔离又大大的减小了装置体积。这一部分本文不做涉及，本文所涉及的内容为本系统的DC—AC逆变电源部分，本论文的主要内容如下： 首先，分析了几种DC—AC逆变器的主电路拓扑结构，根据其优缺点与实际应用需要，选择三相四桥臂结构作为本文主电路结构，满足了电网负载的不平衡性。在选择了三相四桥臂结构的基础上，选取两种最新的SVM控制方法：基于三态滞环的瞬时空间电流相量控制法与二维空间矢量控制法，对两种方法作出详细分析比较，根据实用性原则，选取二维空间矢量控制法作为本文的控制方法。 其次，选取了主控芯片TI公司的TMS320F2812，电路中的功能尽量数字化实现，既控制了电路体积，又大大提高了系统的安全性与可靠性。设计了本系统的控制电路、驱动电路、缓冲电路、保护电路、滤波器电路等系统电路，本系统所有硬件电路均设计完毕。为了验证设计的正确性，大部分电路都用ORCAD—Pspice仿真软件进行仿真验证，小部分电路搭建实际电路，设计电路都能达到系统设计要求。 随后，简单介绍了DSP编程环境CCS。详细分析了SVPWM的工作原理，并给出二维空间矢量法在DSP中的实现方法。介绍几种MPPT方法，并选取本课题所选用的方法。 最后，给出系统仿真，分析了重点模块，得到了仿真结果。 关键词：光伏并网电源、空间矢量脉宽调制、内高频环、三相四桥臂
上传时间： 2013-05-19
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随着世界能源危机的到来，太阳能光伏发电在能源结构中正在发挥着越来越大的作用。而太阳能光伏发电系统的核心部件并网逆变器的性能还需要进一步提高。为了迎合市场上对高品质、高性能、智能化并网逆变器的需求，我们将ARM+DSP架构作为并网逆变器的控制系统。本系统集成了ARM和DSP的各自的强大功能，使并网逆变器的性能和智能化水平得到了显著提高。本论文是基于山东大学鲁能实习基地“光伏并网逆变器项目”，目前已经试制出样机。本人主要负责并网逆变器控制系统的软硬件设计工作。本文主要研究内容有： @@ 1．本并网逆变器采用了内高频环逆变技术。文中详细分析了这种逆变器的优缺点，进行了充分的系统分析和论证。 @@ 2．采用MATLAB/Simulink软件对并网逆变器的控制算法进行仿真，包括前级DC-DC变换的控制算法以及后级DC-AC逆变的控制算法。通过仿真验证了所设计算法的可行性，对DSP程序开发提供了很好的指导意义。 @@ 3．本文将ARM+DSP架构作为逆变器的控制系统，并设计了相应的硬件控制系统。DSP控制板硬件系统包括AD数据采集、硬件电流保护、电源、eCAN总线，SPI总线等硬件电路。ARM板硬件系统包括SPI总线、RS232总线、RS480总线、以太网总线、LCD显示、实时时钟、键盘等硬件电路。 @@ 4．本文设计和实现了两种最大功率点跟踪控制算法：功率扰动观察法或增量电导法；孤岛检测方法采用被动式和主动式两种检测方式，被动式所采用的方法是将过/欠电压和电压相位突变检测相结合的方式，主动式采用正反馈频率偏移法；为了实现并网逆变器的输出电流与电网电压同频同相，使用了软件锁相环控制技术。本文分别给出了以上各种算法的控制程序流程图。 @@ 5．本文也给出了AD数据采集、eCAN总线、RS232、RS485、以太网、PWM输出等程序流程图，以及DSP和ARM之间的SPI总线通信程序流程图。并且分别给出了ARM管理机控制系统主程序流程图和DSP控制机控制系统主程序流程图。 @@ 6．最后对并网逆变器样机进行实验结果分析。结果显示：该样机基本上实现了本文提出的设计方案所应完成的各项功能，样机的性能比较理想。 @@关键词：太阳能光伏；并网逆变器；SPWM； DSP； ARM
上传时间： 2013-07-02
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在能源枯竭与环境污染问题日益严重的今天，新能源的开发与利用愈来愈受到重视。太阳能是当前世界上最清洁、最现实、最有大规模开发利用前景的可再生能源之一。其中太阳能光伏利用受到世界各国的普遍关注。而太阳能光伏并网发电是太阳能光伏利用的主要发展趋势，必将得到快速的发展。在并网型光伏发电系统中，逆变器是系统中最末一级或唯一一级能量变换装置，其效率的高低、可靠性的好坏将直接影响整个并网型系统的性能和投资。按照不同的标准光伏并网逆变器的拓扑结构分为很多种，本文主要研究单相非隔离型光伏并网逆变器。 文章首先概述了光伏并网系统的发展情况并分析了当前国际金融危机对光伏产业的影响。其次，分析了当前国际市场上主要的光伏逆变器产品的特点，概括了光伏并网系统中光伏阵列的配置。随后，本文以单相全桥拓扑为模型分析了非隔离型并网系统在采用不同的PWM调制策略下的共模电流，指出了抑制共模电流需满足的条件。对于全桥和半桥拓扑，分析了不同的滤波方式对共模电流抑制的影响。总结了能够抑制共模电流的实用电路拓扑并提出了一种能够抑制共模电流的新拓扑。对不同拓扑的损耗情况在文章中进行了比较。 对于非隔离型并网系统中的逆变器易向电网注入直流分量的问题，首先分析了直流分量产生的原因及其导致变压器产生的直流偏磁饱和现象。在此基础上，总结了抑制直流分量的方法，指出了半桥拓扑能够抑制直流分量。对于并网电流的控制，工程上通常采用比例积分控制器，而比例积分控制器在理论上无法实现无静差控制，因此，本文对能够实现无静差控制的比例谐振控制器进行了简要分析。最后，在非隔离型1.5kW实验平台上对共模电流和直流分量的抑制方法进行了验证。
上传时间： 2013-07-30
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在能源枯竭环境污染日益严重的今天，光伏发电结合其自身的特点，日益得到各国的重视并将成为各国竞向发展的热点。而光伏并网发电又是光伏利用中的发展趋势，基于此，本文对单相并网发电系统进行了研究，并设计了一台1.5KW的单相光伏并网装置。在对主电路拓扑、MPPT、防孤岛效应、逆变并网控制方法详细分析的基础上，选用了一种双重BOOST前级电压匹配、后级全桥逆变的非隔离型的主电路拓扑结构，这种结构具有前级DC/DC变换控制简单、中间直流母线电压波动小、效率高、体积小等优点。MPPT采用后级实现方式；防孤岛效应采用有被动和主动两种方式；逆变并网控制是光伏并网发电系统中最为重要的环节，其功能作用是把前级的直流电转化为与电网电压同频同相的交流电与电网并联，并使其输出电流为单位功率因数、总谐波畸变率小于5％，本文对各种逆变并网控制策略分析比较的基础上，采用了带有电网电压前馈补偿的瞬时电流控制方式来实现。系统整体以UC3875和TMS320LF2812为控制核心，前级有UC3875进行双环控制直流母线电压，后级最大功率跟踪、防孤岛效应、逆变并网、并联通讯及故障保护有TMS320LF2812来实现。本文总体工作包括详细的理论分析、主电路设计、软件及硬件电路的设计、调试及实验波形分析等。
上传时间： 2013-04-24
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太阳能资源具有可持续发展和绿色能源两大优势，太阳能发电作为一种太阳能资源的利用方式正逐渐受到各国重视，其中，光伏并网发电系统最具理论意义和实用价值。并网逆变器是光伏并网发电系统的关键环节，其硬件研制和控制算法研究是光伏并网领域的热点课题。本论文在充分研究近年来光伏发电领域重要研究成果的基础上，设计了一个5kW的三相光伏并网逆变器，并在硬件设计、控制算法研究和仿真方面进行了深入探讨。 该三相光伏并网逆变器由前级的DC-DC直流变换电路和后级的DC-AC三相并网逆变电路组成。其中，DC-DC电路采用多支路并联结构，各支路均采用独立的最大功率点跟踪控制，解决了各支路间功率不匹配问题，可应用于光伏与建筑一体化系统中；DC-AC电路采用三相PWM整流器电路结构和空间电压矢量控制方法，提高了直流电压利用率，减小了注入电网的谐波。本文在分析三相光伏并网逆变器电路工作原理和控制算法的基础上，采用计算机仿真验证了控制算法的可行性，并讨论了在不同电压范围内，三相光伏并网逆变器的工作特点及相应控制算法。 本文从检测与保护电路设计，电源电路设计，主电路参数选择等方面讨论了该逆变器的硬件设计方法，并进行仿真、调试，验证了模拟电路设计的正确性，为类似结构的光伏并网逆变器提供了硬件设计参考。
上传时间： 2013-05-18
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