目录
第一章绪论 (1)
1.1课题背景 (1)
1.2功率因数的相关定义 (2)
1.3谐波解决方案 (4)
1.3.1谐波补偿 (4)
1.3.2功率因数校正 (5)
1.4国内外研究现状 (6)
1.5本文的主要研究内容及工作 (7)
第二章变换器主电路拓扑结构以及控制方法 (8)
2.1传统的功率因数校正变换器的拓扑结构 (8)
2.1.1基于Buck电路的PFC变换器 (8)
2.1.2基于Boost电路的PFC变换器 (9)
2.1.3基于Buck-boost电路的PFC变换器 (9)
2.1.4基于丘克（Cuk）电路的PFC变换器 (10)
2.2无桥PFC拓扑结构分析 (11)
2.3APFC变换器的控制方法 (14)
2.3.1DCM工作模式 (14)
2.3.2CCM工作模式 (16)
2.3.3新的控制策略 (17)
2.4本章小结 (18)
第三章基于直接电流算法的Boost PFC的研究 (19)
3.1概述 (19)
3.2传统Boost PFC变换器主电路分析 (19)
3.3平均电流法的Boost PFC变换器的仿真 (20)
3.3.1平均电流法的Boost PFC电路的工作原理 (20)
3.3.2芯片UC3854的介绍 (21)
3.3.3电路各参数的设计 (22)
3.3.4平均电流法的Boost电路的PFC仿真 (28)
3.4电流滞环控制法在基于Boost电路的PFC变换器中的应用 (31)
3.4.1电流滞环控制法的Boost变换器APFC工作原理 (31)
3.4.2控制电路设计 (32)
3.4.3电流滞环法的Boost电路的PFC系统仿真模型 (33)
3.5单周期控制法在基于Boost电路的PFC变换器中的应用 (36)
3.5.1单周期控制理论 (36)
3.5.2单周期控制的Boost变换器APFC工作原理 (37)
3.5.3电路控制回路设计 (40)
3.5.4单周期控制法的Boost电路的PFC仿真 (41)
3.6直接电流算法的Boost PFC电路的仿真分析 (44)
3.7本章小结 (46)
第四章基于单周期控制的改进型无桥Boost PFC (47)
4.1改进型无桥Boost PFC变换器研究 (47)
4.2改进型无桥PFC主电路设计 (48)
4.2.1输入电感的设计 (49)
4.2.2输出电容的设计 (49)
4.2.3开关管IGBT与功率二极管的设计 (50)
4.3基于IR1150的改进型无桥Boost PFC控制电路的设计 (50)
4.3.1基于IR1150的无桥Boost PFC电路原理图 (50)
4.3.2芯片IR1150的特点 (51)
4.3.3开关频率的设计 (51)
4.3.4电流采样电阻的选择 (52)
4.3.5电压环补偿电路 (52)
4.4实验结果和数据分析 (57)
4.5本章小结 (59)
第五章总结与展望 (60)
5.1本文主要工作总结 (60)
5.2展望 (60)
参考文献 (61)
个人简历在学期间发表的学术论文 (63)
致谢 (64)
第一章绪论
第一章
绪论
1.1课题背景近二十年来随着科技的发展，人们的生活也越变得舒适、便捷，各种电力电子装置不断推陈出新，因此对电力能源的需求也不断增大。我们不但要重视能源的供应能力，更应注重电能的使用效率。大部分的电力电子装置都不能直接与交流电源连接，都需要先通过整流装置把交流源变成直流源，最后再传送到电力电子设备中去。因为传统电路具有的特征是，电路通常采用非线性元件和储能元件，如图1-1a ）所示[1]，整流桥先将交流源变成直流源，其后通过一个低频滤波电容来消除输出电压的低频纹波。在输入电压的每二分之一周期内，只有在输入电压的峰值高于滤波电容两端的电压值时，整流二极管才会正向开通，从而形成通路流过电流，图1-1b ）所示的是输入电流的波形，从图中可以知道，输入电流的畸变严重，这样会致使电路的功率因数很低。
图1-1
整流拓扑和输出电压、电流波形Fig.1-1The input voltage and current waveform of rectifier circuit
对畸变电流进行傅里叶分析，经过傅里叶级数分解后的畸变电流表达式如下：
135sin sin 3wt I sin 5...in i I wt I wt =+++（1-1）
其中I 1、I 3和I 5分别表示为基波分量、三次谐波和五次谐波分量，因为正弦波的正负半波对称，经过计算分析可知，偶次谐波电流消失了，所以剩下的都是奇次谐波电流。输入电流中主要成分为基波电流，但还有一部分的奇次谐波分量也掺杂其中，这些谐波电流一旦回流至电网中，就会对电网产生严重的负面效应，其主要负面影响有：
（1）由于谐波电流的二次效应。因为电网线路的阻抗作用，当谐波电流回流到电网线路时会产生谐波电压降，所以使得电网电压波形（原来是正弦波）发生严重变形的后果。