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摘要:随着电力电子技术的发展,电力电子设备在工业、农业等领域都得到了广泛的应用。这些设备中的非线性器件产生的谐波污染问题给工业生产和社会生活带来了危害与不便。因此,提高功率因数消除谐波成为电力电子技术一个重要的研究方向。本文重点介绍了模糊自适应控制器和常规PI 控制器组成的模糊自适应PI 控制器的设计方法,并用这种方法设计了一个有源功率因数校正(APFC)系统。通过MATLAB 仿真表明,引入模糊PI 控制设计的APFC 系统具有响应快,稳态精度高,功率因数提高显着的优点。 1 引言 在各个领域应用的电力电子设备中,普遍采用的一种变流方案是电力电子设备的输入端引人220V 市电,经
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基于模糊自适应基于模糊自适应PI 控制的控制的APFC 研究研究
摘要:随着电力电子技术的发展,电力电子设备在工业、农业等领域都得到了广泛的应用。这些设备中的非线
性器件产生的谐波污染问题给工业生产和社会生活带来了危害与不便。因此,提高功率因数消除谐波成为电力
电子技术一个重要的研究方向。本文重点介绍了模糊自适应控制器和常规PI 控制器组成的模糊自适应PI 控制器
的设计方法,并用这种方法设计了一个有源功率因数校正(APFC)系统。通过MATLAB 仿真表明,引入模糊PI
控制设计的APFC 系统具有响应快,稳态精度高,功率因数提高显着的优点。 1 引言 在各个领域应用
的电力电子设备中,普遍采用的一种变流方案是电力电子设备的输入端引人220V 市电,经
摘要:随着电力电子技术的发展,电力电子设备在工业、农业等领域都得到了广泛的应用。这些设备中的非线性器件产生
的谐波污染问题给工业生产和社会生活带来了危害与不便。因此,提高功率因数消除谐波成为电力电子技术一个重要的研究方
向。本文重点介绍了模糊自适应控制器和常规PI 控制器组成的模糊自适应PI 控制器的设计方法,并用这种方法设计了一个有
源功率因数校正(APFC)系统。通过MATLAB 仿真表明,引入模糊PI 控制设计的APFC 系统具有响应快,稳态精度高,功
率因数提高显着的优点。
1 引言引言
在各个领域应用的电力电子设备中,普遍采用的一种变流方案是电力电子设备的输入端引人220V 市电,经过桥式整流器
整流得到直流电。例如UPS 电源的输入部分电路。220V 市电经过桥式整流器整流后,后面一般会接一个大容量的电容器,以
得到波形较为平直的直流电压。由于整流器和电容器组成的整流滤波电路具有非线性,因此,虽然输入交流电压的波形是正弦
波,但输入交流电流的波形却严重畸变,呈脉冲状,脉冲状的电流含有大量谐波,大量谐波电流倒流入电网使电网产生谐波污
染。通常使用功率因数校正(PFC)技术来提高输入端的功率因数。功率因数校正又分为无源功率因数校正和有源功率因数校
正。由于有源功率因数校正具有输入电压范围广,能获得较高的功率因数等优点而获得广泛应用。
由于功率因数校正本身是一个具有非线性,时变性和不确定性的复杂控制对象,数学模型很难建立,常规的控制方法无法
完成控制任务。而模糊控制理论的出现,正好弥补这一缺点。模糊控制的对象不需要的数学模型。常规PI控制器具有一定的鲁
棒性,容易实现,稳态无静差,控制精度高的特点,因此,本文将模糊控制和常规PI控制器相结合组成有源功率因数校正电
路。
2 APFC 电路拓扑和控制电路设计电路拓扑和控制电路设计
2.1 拓扑选择拓扑选择
从电路工作原理上来说,电力电子技术中的几种基本拓扑结构如Buck﹑Boost﹑SEPIC 甚至CUK 变换器都可以构成
APFC 电路。但由于Boost 拓扑结构组成的APFC 具有输入电压范围广,输入电流连续,EMI 小等优点而得到广泛的应用。因
此,本文也采用Boost 拓扑结构。
2.2 控制电路设计控制电路设计
Boost 有3 种方法实现APFC,即电流峰值控制法、电流滞环控制法和平均电流控制法 。而平均电流控制法采用了电流控
制环和电压控制环的双闭环控制,因此,平均电流控制法具有平均电流与电感器峰值电流误差小,输出电压稳定性好等特点。
所以,本文按照平均电流控制方法设计了APFC 控制电路,平均电流控制的APFC 原理图如图2-1,其主要工作原理是:
图2-1 平均电流控制的APFC 原理图
输出电压VO 经过加法器与参考电压Vref 比较得到偏差电压ΔV。偏差电压ΔV 经过模糊控制器和PI 控制器调整后得到的控
制量IL,整流桥输出电压Vd 除以其幅值,得到幅值为1 的正弦半波Vd',IL 和Vd'经过乘法器相乘得到电感电流指令I*。I*是
幅值可以控制输出电压VO,相位与Vd 相同的正弦半波电流。实际的电感器电流IL 通过IGBT 的通断来跟踪I*,使网侧电流正
弦化,功率因数达到0.97-0.99。
3 自适应模糊自适应模糊PI 控制器的设计控制器的设计
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weixin_38660731
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