本文在查阅大量国内外文献的基础上介绍了有源功率因数校正(APFC)技术的发展及特点,从拓扑形式和控制方式上分析了有源功率因数校正的方法与基本原理,阐明了数字控制APFC技术研究的必要性和重要性。在此基础上,重点介绍了单周期控制技术的工作原理,分析了采用DSP实现单周期控制的可行性,对采样频率的选择、PWM信号的产生、控制器与功率电路间的连接、硬件设计和控制算法的软件实现等进行了详细介绍。非线性控制策略—单周期控制(One-Cycle Control, OCC)应用在有源功率因数校正(APFC)技术中性能卓越,它无须检测输入电压,不需传统的乘法器,而且控制方式简单,抗扰动能力强。本文以Boost-APFC结构为研究对象,设计了基于单周期控制的有源功率因数校正系统。仿真与实验结果表明,单周期控制适用于BOOST变换器,而且具有良好的输入功率因数校正效果。本文第2章叙述了基于单周期控制的单相Boost-APFC的工作原理,对不同工作模式(CCM, DCM)的单周期控制进行了比较,接着分析了单周期控制的适用性与稳定性,并搭建了仿真模型,仿真结果证明了分析的正确性。第3章叙述了APFC系统硬件的设计与实现,对一台APFC实验样机的功率变换电路以及控制系统外围电路进行详细的分析与设计,给出了实验样机的升压电感、EMI滤波器、采样电路、驱动电路等的详细设计及功率器件的选型。传统APFC方案一般采用模拟控制方式,控制电路复杂,对环境变化敏感。本文分析了单周期控制数字PFC技术的关键问题,对传统单周期控制Boost-APFC进行改进以利于数字实现。首先介绍APFC数字控制芯片的特点,然后分析了单周期控制数字APFC的工作原理,确定了控制信号的采样频率和测量方法,并对电压环数字控制器的参数进行了详细的设计。接着给出了APFC控制算法的软件设计过程,搭建了基于TMS320F2812的单周期控制数字PFC实验平台,实验结果验证了理论分析与设计的正确性。
