基于DSP的三相APFC的研究与设计
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随着现代电力电子技术的发展,各种现代电力电子设备和非线性负载被大量应用到电网中,使得大量的谐波注入电网,导致电流和电压的波形畸变影响了电能质量。此外,受很多低功率因数非线性电力电子设备的影响,同样也会降低电能质量。因此,为了保证用户正常用电,提高电能质量,减少谐波对电网的影响就成为了现代电力领域域研究的热点。为了减少谐波,专家们提出了很多种方法。有源功率因数校正(Active Power Factor Correction,以下简称为APFC)技术是目前提高功率因数,减少电网谐波污染,降低线路损耗和节约能源最有效的方法之一。因此,研究和设计基于DSP的三相APFC意义重大,并且该产品具有广阔的市场发展前景。本文采用TI公司DSP产品TMS320F28335,体积小,成本最低,采用成熟先进的平均电流控制方法,主电路为Boost升压电路,研制出一款功率因数校正器。主要内容如下:1、介绍国内外功率因数校正的研究现状以及APFC的研究成果,然后介绍APFC的原理,并在众多控制方案中选用平均电流控制方案。接着介绍了APFC的硬件制作,包括原理图绘制,各模块以及器件的功能介绍,各器件参数计算与选型。2、利用Matlab/Simulink建立系统模型,进行仿真,得出仿真结果,验证了本文APFC原理的正确性。再介绍控制原理和算法,软件流程,软件设计,在理论分析和仿真研究的基础上,用C语言编写相应的程序,制作了整个装置的试验样机,给出了试验样机的测试结果。测试结果表明,系统达到了设计要求,具有良好的工程实用价值。3、对全文进行总结,根据设计目标和最终结果,指出文章取得的成果,还未完成的工作,以及研究中存在的不足之处。对课题研究进行展望,根据不足之处提出今后努力的方向。
摘要 | 第4-5页 |
Abstract | 第5页 |
第1章 绪论 | 第9-18页 |
1.1 课题研究背景、目的和意义 | 第9-10页 |
1.1.1 课题研究背景 | 第9-10页 |
1.1.2 课题目的和意义 | 第10页 |
1.2 功率因数校正与谐波抑制技术 | 第10-15页 |
1.2.1 功率因数 | 第10-11页 |
1.2.2 功率因数与谐波的关系 | 第11页 |
1.2.3 不良功率因数来源 | 第11-13页 |
1.2.4 解决谐波污染的措施 | 第13-15页 |
1.3 国内外三相 APFC 研究发展概况 | 第15-16页 |
1.4 本文主要研究内容 | 第16-17页 |
1.5 本章小结 | 第17-18页 |
第2章 三相 APFC 的基本原理 | 第18-32页 |
2.1 APFC 工作原理及分类 | 第18-20页 |
2.1.1 APFC 的工作原理 | 第18页 |
2.1.2 APFC 的分类 | 第18-19页 |
2.1.3 APFC 的优缺点 | 第19-20页 |
2.2 三相 APFC 的基本拓扑 | 第20-27页 |
2.2.1 单相 APFC 组合的三相 APFC 电路 | 第20-21页 |
2.2.2 三相单开关 APFC 电路 | 第21-23页 |
2.2.3 三相双开关 APFC 电路 | 第23-24页 |
2.2.4 三相三开关 APFC 电路 | 第24-25页 |
2.2.5 三相四开关 APFC 电路 | 第25-26页 |
2.2.6 三相六开关 APFC 电路 | 第26-27页 |
2.3 APFC 的控制模式 | 第27-30页 |
2.3.1 电感电流断续导通控制模式(DCM) | 第27-28页 |
2.3.2 电感电流连续导通控制模式(CCM) | 第28-30页 |
2.3.3 平均电流控制 | 第30页 |
2.4 本章小结 | 第30-32页 |
第3章 三相单开关 APFC 技术的研究 | 第32-39页 |
3.1 三相单开关 APFC 电路研究 | 第32-36页 |
3.1.1 三相单开关 Boost 主电路及 DCM 下工作原理 | 第32-33页 |
3.1.2 电路工作状态分析 | 第33-36页 |
3.2 平均电流控制技术在三相单管中的应用 | 第36-38页 |
3.3 本章小结 | 第38-39页 |
第4章 三相有源功率因数校正器的设计 | 第39-55页 |
4.1 主电路元件参数设计与选择 | 第40-43页 |
4.1.1 系统设计要求 | 第40页 |
4.1.2 开关选择 | 第40-41页 |
4.1.3 电感设计 | 第41-42页 |
4.1.4 电容选择涉及的因素 | 第42页 |
4.1.5 其他元件的选择 | 第42-43页 |
4.2 控制电路设计 | 第43-46页 |
4.2.1 DSP F28335 介绍 | 第43-44页 |
4.2.2 DSP F28335 最小系统 | 第44-46页 |
4.2.3 DSP 最小系统调试波形 | 第46页 |
4.3 驱动电路设计 | 第46-47页 |
4.4 保护电路设计 | 第47-48页 |
4.5 采样电路设计 | 第48-51页 |
4.6 辅助电源设计 | 第51-53页 |
4.7 人机界面 | 第53-54页 |
4.8 本章小结 | 第54-55页 |
第5章 三相有源功率因数校正器的软件设计 | 第55-62页 |
5.1 系统软件结构设计 | 第55-57页 |
5.2 输入电压前馈 | 第57-60页 |
5.3 软启动的实现 | 第60-61页 |
5.4 本章小结 | 第61-62页 |
第6章 三相有源功率因数校正器的仿真与实验 | 第62-69页 |
6.1 仿真软件介绍 | 第62页 |
6.2 建立仿真模型 | 第62-64页 |
6.3 仿真结果 | 第64-66页 |
6.4 样机实现与结果 | 第66-68页 |
6.5 本章小结 | 第68-69页 |
第7章 全文总结及展望 | 第69-72页 |
7.1 全文总结 | 第69-70页 |
7.2 后期工作展望 | 第70-72页 |
参考文献 | 第72-75页 |
致谢 | 第75-76页 |
附录 作者在攻读硕士学位期间发表的学术论文 | 第76页 |
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