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基于TMS320F281X的单相BOOST功率因数研究

发布日期:2021-11-21 01:29

本文摘要:概要:随着用电设备的大量用于,电网危害更加多的受到注目。大量的电力电子设备投放到电网用于中,尤其是开关电源和变频电路的大量用于,对电网造成了相当严重的阻碍和伤害。在所有的影响因素中,谐波影响是比较突出的,为了有效地诱导谐波,提升能源和设备的有效地利用,我们引进有源功率因数技术。 有源功率因数技术又叫APFC技术,大量应用于电路设备中,不但能带给好的经济效益和环境效益,也能带给很好的社会效益。

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概要:随着用电设备的大量用于,电网危害更加多的受到注目。大量的电力电子设备投放到电网用于中,尤其是开关电源和变频电路的大量用于,对电网造成了相当严重的阻碍和伤害。在所有的影响因素中,谐波影响是比较突出的,为了有效地诱导谐波,提升能源和设备的有效地利用,我们引进有源功率因数技术。

有源功率因数技术又叫APFC技术,大量应用于电路设备中,不但能带给好的经济效益和环境效益,也能带给很好的社会效益。数字控制电源沦为现在开关电源产品的主流,本文正是基于TMS320F2812对Boost-APFC展开的研究。本文首先对功率因数校正技术近些年的发展做到了阐述,对功率因数展开了定义,对其原理展开了阐释。

根据电路结构和工作状态,具体分析了流形结构、工作模式以及掌控方法,在较为分析中最后确认了功率因数的校正方法,即是:在临界导电模式下,基于平均值电流控制策略的使用电流内环和电压外环双环掌控的功率因数校正技术。通过较为,自由选择了Boost作为主电路,使用TMS320F2812控制器,构建了乘法器控制策略的算法,创建了电压环和电流的环的小信号模型,设计了系统的最佳参数,构建了取样算法环节、PI掌控环节和抗干扰环节以及EMI环节,明确提出了基于免疫系统对系统的PID算法,对系统展开了电压前馈环节和软启动环节的研究,已完成了实验装置,通过实验取得了较为好的实验波形。

关键词:免疫系统对系统;数字控制;PI算法;系统建模Abstractwiththeextensiveuseofelectricalequipment,Gridharmofpowerreceivesystemmoreandmoreattention.Alotofpowerelectronicsareappliedforelectronicequipment,especiallytheuseofswitchingpowersupplyandfrequencyconversioncircuit,thepowergridcausedseriousinterferenceanddamage.Inalltheinfluencefactors,theharmoniceffectisprominent.Inordertoeffectivelysuppressharmonicandimprovetheefficientuseofenergyandequipment,weintroducethetechnologyofActive-Power-Factor-Correction,alsocalledAPFCtechnology.alargenumberofAPFCisappliedtothecircuitdevice.Itnotonlycanbringgoodeconomicbenefitsandenvironmentalbenefits,alsocanbringgoodsocialbenefits.DigitalPowerControlisnowthemainstreamoftheswitchingpowersupplyproducts,thisarticleisbasedonTMS320F2812toBoost-astudyontheAPFC.Thisarticle,firstofall,introducesthedevelopmentofpowerfactorcorrectiontechnologyinrecentyears,thepowerfactoraredefined,anditsprinciplewereexpoundedaccordingtothecircuitstructureandworkingcondition、theworkingmodeandanalyzesthetopologycontrolmethod,finallydecidedinthecomparativeanalysisofthepowerfactorcorrectionmethod,thatis:incriticalconductionmode,basedonaveragecurrentcontrolstrategyadoptsthecurrentinnerloopandvoltageouterloop2-ringcontrolofpowerfactorcorrectiontechnologyBycomparison,wechoseaBoostasthemaincircuit,usingTMS320F2812controller,realizedthealgorithm,thecontrolstrategyofthemultiplierisestablishedsmallsignalmodelofvoltageloopandcurrentloop,designtheoptimalparametersofthesystem,realizesthesamplingPIcontrolalgorithmlinklinkandlinkofanti-interferenceandEMI,PIDalgorithmisproposedbasedontheimmunefeedback,thesystemvoltagefeedforwardlinksandsoftstarter,finishedtheexperimentdevice,throughtheexperimentbetterexperimentalwaveformsareobtained.KeyWords:Immunefeedback;Digitalcontrol;PIalgorithm;Systemsimulation1绪论电力电子器件在电网中的大量应用于,人们对电源的系统拒绝也更加低。由于大量非线性负荷经常出现在电力系统中,产生了各种非正弦电流,这种电流的危害较为大,能使电力系统中的电压波形再次发生畸变,使得电网的利用率大大降低,给环境和系统造成了危害,产生了谐波污染。为了较为好的解决问题,在电力系统中诱导谐波,APFC技术沦为了解决问题较为好的方法,日益沦为了研究热点。

1.1APFC研究的背景一般来说将220V的交流电网电压经过整流电路变为直流,如图1右图,电路图是经典的整流电路图,一般大滤波电容器相接在整流电路输入末端,这样可以获得较为弯曲的直流电力。我们告诉,在元器件中,滤波电容是一储能器件,而整流二极管是一非线性的器件,只有在二极管两端的电压小于导通电压时,二极管才不会导通,有电流经过,在其他情况下,二极管正处于重开状态。

在图1电路中输出电压超过峰值时刻,二极管会导通。这种情况下,不会有一个峰值低并且再次发生畸变的周期性尖端电流经常出现,这个电流中谐波含量较为低,不会相当严重阻碍电网,导致谐波我疮,并且设备的功率因数不会上升,导致能源的利用率偏高图1基本桥式整流电路图图2电压和电流波形图图2右图电压电流波形图,输出电流中所含大量的谐波成分,军功功率是由基波电流产生的,视在功率的减少是古志谐波的原因,AC/DC电路中功率因数上升。量谐波的不存在不但对自身也不会对周围的环境产生恶劣影响,一方面对周围电磁信号环境产生影响,另一方面不会对供电系统导致压降,电网电压再次发生畸变,供电设备损毁,电路系统的供电开销减少,供电能力减少。

首先,对周围电磁环境和系统本省带上的影响主要是一下几个方面:古志谐波阻碍通信系统当磁场周围有电路线上的幅值较为大的特征向量低频谐波通过时,不会产生磁场耦合,导致通话清晰度上升,阻碍通信系统长时间工作,影响信号质量的传输,相当严重不会对人身导致损害。并且随之产生的电磁噪声对电网的安全性运营产生极坏的影响。

(2)对系统的辅助设备的可靠性产生影响谐波的不存在是无序的,不会对系统设备产生不当的误动作。继电保护和自动装置的打开与重开是以基波为基础的,但是谐波对基波的影响是尤为相当严重的,他不会对发电机等设备启动过电流保护装置,一旦过电路保护装置启动,电机等设备不会产生机械波动,威胁电力系统的用于安全性,对设备周围的运营环境产生有利阻碍。

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(3)减少了各种损耗电力从发电厂到用户经过几个环节,这些关节中,谐波诱导不存在,谐波减少了在输配电以及用电过程中的损耗,造成了额外的传输损耗。在电器元件特别是在变压器中,减少了磁滞涡流损耗,也使变压器的铜耗减少,特别是在是3次以及其倍数次谐波导致的环流影响极大。

(4)对各种器件的影响谐波不会减少电容器等元器件的损耗系数,延长元件的使用寿命,加快电器元件的老化,减少元件的投放。并且更容易在元件构成的电路中导致谐振电路,谐振电路的频率人与自然波中频率相符时,不会使元件短路,无法长时间工作。随着电网谐波污染以及人们对能源利用率拒绝的提升,功率因数校正技术以其明显的特点将更加受到注目,沦为热度减的领域。尽管课题获得了一些成果,但是功率因数校正技术还有很多问题有一点思维,特别是在对器件更加智能化的拒绝对APFC技术明确提出了更高的拒绝。

基于本文的积极开展工作,可以在一下几个方面展开改良:将DC/DC变化技术引进到控制系统中,DC/DC转换技术是电力电源高频开关电源的最重要组成部分,将DC/DC作为AD/DC的后级展开设计;在功率因数控制策略中使用更为先进设备的控制策略和控制算法。控制策略例如交叠并联掌控的单周期控制策略,这样的控制策略相对于单一控制策略具有引人注目的有点,一方面它可以省掉乘法器,修改控制电路,另一方面它在提升性能的同时,也减少了系统的成本。

控制算法例如对使用算法展开更进一步优化处置;在硬件上提升系统的系能。例如使用双重串联和双重并联的更加高效的流形电路,这将也牵涉到到芯片的风扇技术和热量产于技术。

之后研究功率因数校正技术电路的数字化技术,取样运算能力更高的数值处理器,构建更加普遍的应用于。


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