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《基于并联逆变器的并联型功率因数校正技术研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第9卷第6期2009年3月科学技术与工程Vol19No16Mar.2009167121819(2009)621409206ScienceTechnologyandEngineeringZ2009Sci1Tech1Engng1机电技术基于并联逆变器的并联型功率因数校正技术研究1张敏谢少军徐大林(中国船舶重工集团公司江苏自动化研究所,连云港222006;南京航空航天大学1,南京210016)摘要提出了并联于电源与负载之间的并联型功率因数校正技术,采用倍频载波相移SPWM技术的并联逆变器作为主电路结构,降低功率器件的电流等级,提高逆变器的等效开关频率。从电源电压和逆变器直流侧电容电压提取电
2、源电流的指令电流的相位和幅值信息,采用电压外环PI调节电流内环P调节实现电源电流与电源电压同频同相,控制算法简单,鲁棒性好。进行了仿真和实验验证,带线性及非线性负载时功率因数达到0.99,谐波畸变率低,结果证明了并联型PFC的正确性和有效性。关键词功率因数校正并联逆变器倍频载波相移SPWM双闭环控制中图法分类号TM714.1;文献标志码A随着电力电子装置的广泛应用,谐波污染问题效开关频率,减小开关损耗,实现较低开关频率下日益严重。功率因数校正技术(PFC)作为抑制电网的大容量谐波补偿。谐波,提高电网输入端功率因数的有效手段,逐渐成为研究热点。其中有源PFC技术因体积小、重量1并联型P
3、FC的原理及控制方案轻、谐波畸变率THD小、功率因数高等优点而得到广泛应用。但因其串联在桥式整流器和负载之间,1.1系统的拓扑结构及工作原理需要处理交直流变换的全部功率,为了保证输入电并联型PFC的电路拓扑如图1所示,负载由二流的正弦性,PFC电路的功率管需要工作在高频状极管布控整流桥组成,逆变器直接接入电网与负载态下,尤其对于中高频系统,器件选取困难,效率低。并联。并联逆变器由几个小功率的逆变桥通过电参考并联型有源电力滤波器(SAPF)拓扑,提出感L在交流侧并联而成,各个逆变桥的结构和参数并联型PFC的概念。利用并联接入电网电源与输完全一致,直流侧有各自的储能元件。该电路结构出负载
4、之间的逆变器输出负载补偿电流,构成并联具有功率管电流应力小、易于实现模块化等优点,型PFC,使输入端电流的波形跟踪输入正弦电压波且与级联逆变器相比不存在直流侧不均压问题。形,从而实现功率因数校正。与传统的串联型PFC图1中谐波源负载电流iL中除了基波有功电技术相比,并联型PFC技术的优势在于:无需处理流iLf外还含有谐波及无功电流iLh。要实现单位功全部交直流变换功率,只需处理谐波和无功功率;率因数,使电源电流达到与电源电压同频同相的正由于采用并联型结构,易于应用级联型多电平逆变弦波的控制目的,可以直接控制电源电流is为负载电路或是多个逆变器并联的结构[1],提高PFC的等电流基波有
5、功分量iLf,则逆变器输出的即为谐波及[3,4]无功电流iLh。上述原理可用下列公式描述:2008年11月13日收到is=iL+ic(1)第一作者简介:张敏(1984—),女,山东青州人,硕士研究生,研究iL=iLf+iLh(2)方向:功率电子变换技术.E2mail:zhang1984min@163.com令is=iLf(3)1410科学技术与工程9卷图1并联型PFC电路拓扑图2逆变桥的并联叠加电路则ic=-iLh(4)ωcF=m1,各个逆变器单元输出电压为u1～uN,它逆变器直流侧电压由电容器维持,忽略其本身ωrπ损耗稳态时逆变器只能吸收或发出谐波及无功电们的载波三角波依次滞后相位
6、角,即αy=[5]N流,且最终控制目标是使电源电流与电源电压同π(y-1)频同相。因此电源电流的指令电流的幅值可由逆。显然,u1～uN的傅立叶分解展开式的差N变器直流侧电压闭环控制器的输出决定,相位可由别,仅在载波初始相位的不同。则采用倍频调制方电源电压决定。式的第y个逆变器输出电压傅立叶分析如下式:1.2基于倍频载波相移SPWM技术的并联逆变器∞±∞2EJn(mMπ)倍频载波相移SPWM(CPS2SPWM)技术是指在uy=MEsin(ωrt)+π∑∑cosmπ-m=1,2,⋯n=±1,±3,⋯m单元数为N的逆变桥组合装置中,每个单元采用相π(y-1)sin[(2mF+n)ωrt](
7、5)同的正弦调制波信号,只是每个桥的载波依次相移Nα=2π/N角度。如果并联逆变器中每个桥都用倍其中m为相对载波的谐波次数,n为相对调制波的频SPWM调制方式,即用两个频率、幅值相同、相位谐波次数。由上式知,u1～uN具有相同的基波,但相反的调制波和载波三角波交截产生两个控制信瞬时值电压是不同的,故必须通过电感并联,根据号,分别控制逆变器的两个上管,下管与上管互补节点电压法得:导通,则每个桥的等效开关频率为两倍的载波频u1u2uN111[6]u=++⋯+/
