摘 要

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 选题目的及意义 1

1.2 国内外现状 2

1.2.1 无源电容研究现状 2

1.2.2 有源电容研究现状及方案思路 3

1.3 本论文主要研究内容 4

第2章 带有源电容的单相整流器工作原理 5

2.1 单相整流器的工作原理 5

2.2 有源电容的工作原理 6

2.2.1 有源电容的等值电路模型 6

2.2.2 有源电容的工作原理 8

2.3 本章小结 10

第3章 有源电容器的主电路设计 11

3.1 有源电容器等效电容值Ce计算与分析 11

3.2 有源电容C2的容值设计 12

3.3 有源电容占空比以及电容电压Uc的设计 13

3.4有源电容电感L设计 14

3.5 本章小结 14

第4章 有源电容控制环路设计 16

4.1 有源电容大信号模型 16

4.2小信号模型建立与电流内环设计 17

4.3 电压外环设计 20

4.4 仿真结果分析 22

4.5 本章小结 22

第5章 结论 23

参考文献 24

致 谢 27

摘 要

如今，电力电子技术发展越来越迅猛，而在整流滤波与电源旁路电容器方面同时也在不断发展。随着彩色电视机的普及、电脑的普及、线性稳压电源逐渐被开关电源彻底替代、而后变频器也得到了大量应用。另一方面，新型能源和智能电网同时也在发展，所以整流滤波与电源旁路电容器的重要性越来越显著。

然而在单相整流中，滤波电容器是必不可少的，并且对滤波电容要求较高，需要容值较大的电容，所以一般而言，大多是选择容量大并且成本低的电解电容器。然而, 电解电容器使用寿命相比在整流装置中的其他器件要短许多，就像短板一样使得整个整流装置的寿命下降，所以本文就提出用无电解电容代替电解电容的方案来增加整流装置的可靠性。

在本文中，首先借助MATLAB中的SIMULINK软件，首先对桥式不控整流与CCM单相Boost型PFC变换器级联进行仿真研究。分别在输出母线端并联了多种容值大小不同的电容，并对输出母线电压进行了比较，所得结果对于最后有源电容的等效容值具有重要的指导意义。

本论文主要研究降压型有源电容变换器来替代电解电容完成平衡输入输出瞬时功率的任务，从而提高电力电子装置的可靠性并延长实际寿命，具有重要的理论及实用价值。

研究结果表明：在桥式不控整流与CCM单相Boost型PFC变换器的母线端运用合适的拓扑与控制策略，可以将无电解电容等效为容值高的电解电容。

关键词：SIMULINK；变换器；有源电容

Abstract

With the rapid development of power electronics technology, the application of rectifier filter and power bypass capacitor has been developing rapidly. The popularity of color TV, the popularity of computers, the switching power supply completely replace the linear regulated power supply, the large number of applications of the inverter, and the new type. The unprecedented development of energy and smart grid is inseparable from rectifier filter / power bypass capacitors.

For single-phase rectification, the filter capacitor is indispensable. Due to the need for sufficient capacitance, it is usually only a low cost and large capacity electrolytic capacitor. However, the service life of electrolytic capacitors is shorter than other devices, so this paper proposes a scheme to replace electrolytic capacitors with electrolytic capacitors instead of electrolytic capacitors.

In this paper, first of all, with the help of SIMULINK software in MATLAB, the simulation study of cascaded bridge type uncontrolled rectifier and CCM single-phase Boost PFC converter is carried out first. The output bus voltage is compared with the output bus voltage. The results are of great guiding significance for the equivalent capacitance of the final active capacitor.

This paper mainly studies the depressurization active capacitor converter to replace the electrolytic capacitor to achieve the task of balancing the instantaneous power of the input and output, thus improving the reliability of the power electronic device and prolonging the actual life. It has important theoretical and practical value.

The results show that using the appropriate topology and control strategy in the bus end of bridge type uncontrolled rectifier and the CCM single-phase Boost PFC converter, the electrolytic capacitor can be equivalent to an electrolytic capacitor with high capacity

Key Words：SIMULINK；Converter；Active capacitor

第1章 绪论

1.1 选题目的及意义

本次毕业设计的主要目的制作出相比于传统的电容器，对成本、可靠性、能量密度等多目标进行优化过的一种有源电容器。并以其为基础制作出带有源电容器的变换器。