临界导电模式下的交错式PFC电路的分析

研究了临界导电模式(Critical Conduction Mode,简称CCM)下的交错Boost功率因数校正(PFC)电路,交错技术可有效降低输入电流纹波和开关器件的电流应力、减小单个电感容量和前级EMI滤波器的尺寸,提高PFC电路的功率等级和效率。详细分析了CCM下交错Boost PFC电路的工作原理,并设计了主电路。实验结果证明,交错Boost PFC电路具有良好的功率因数校正效果。     

一种新颖的功率因数校正控制技术研究

介绍了一种固定关断时间控制的功率因数校正电路,其主要特点是通过外部简单电路来控制开关管,使其关断时间恒定,且使峰值电流跟踪正弦基准,从而使功率因数校正电路在大电流下工作在电流连续模式(CCM),而在小电流下工作在电流断续模式(DCM)。与传统的临界连续的功率因数校正电路相比,采用该控制方法的功率因数校正电路不但能输出更大的功率,而且有更高的效率。实验表明,采用这种固定关断时间的控制方法,功率因数校正(PFC)的输入电流可满足IEC1000-3-2ClassD的要求。     

无桥BoostPFC软开关电路的研究

常规BoostPFC电路随着输出功率的增加,整流桥上的损耗严重制约了电路效率的提高。针对这种情况,研究了一种无整流桥的软开关BoostPFC电路,用于提高电路的整体效率。基于平均电流控制模式,通过电压与电流的双闭环控制,实现高功率因数以及恒压输出。并在无桥BoostPFC电路中,采用无源无损吸收技术,抑制开关管关断过程中的du/dt,增强电路的抗干扰能力。设计并制作了一台800W的实验样机,并做了相关的测试。实验结果表明:电路实现了高功率因数,开关管关断过程中du/dt明显降低,电路的整体效率得到提高。     

两种新型高效率功率因数校正电路的对比研究

分析比较了两种新型高效率功率因数校正电路的共模噪声和效率。与传统BoostPFC相比,由于DBPFC省略了整流桥,效率明显提高,但由于其输入母线直接与电感相连,会导致很大的电磁干扰,而第二代DBPFC(2ndDBPFC)可以很好地解决这个问题,且效率比DBPFC高。推导出两种DBPFC拓扑的共模噪声等效电路模型,然后通过Saber仿真验证了上述模型和分析的正确性,最后通过实验验证了效率分析的正确性。     

小容量系统功率因数校正技术

为了提高电力电子装置的功率因数,选用一种功率因数校正方案,在电路拓扑方面采用无桥双Boost功率因数校正(2nd DBPFC)电路,降低电路损耗,可提高装置的效率;在控制策略方面采用单周期控制技术,不需要乘法器及输入线电压采样和电压前馈,只需开关管电流峰值信号就能完成对输入电流的控制,控制电路的设计简单.对单周期控制无...     

基于软开关MERSPFC电路拓扑及性能分析

由于电流连续型功率因数校正(CCM PFC)电路能够最大限度地减少网侧电流谐波以及提高网侧的输入功率因数,被广泛地应用于各种功率变换器的前端电路结构中。文中基于电感电容谐振的软开关技术,提出了一种新型的CCM PFC电路拓扑——磁能回复开关型功率因数校正(MERS PFC)电路。通过合理的控制,该电路不仅具有较高的输入功率因数,同时实现了全功率开关器件的零电流开通及零电压关断。其次,文中对所提出的电路拓扑建立电气模型,详细分析了每一个开关周期内的电压电流工作特性,推导出其升压比计算公式,仿真验证了建模以及公式推导的正确性。在此基础上,文中详细讨论了所提出的MERS PFC电路的工作性能。计算表明,在开关频率为10 kHz时,该电路的功率器件损耗比传统boost PFC电路减少了约39%,具有更高的效率。同时,在同样的参数条件下,和传统的boost PFC电路相比,所提出的新型结构具有更高的升压能力。最后,实验结果验证了所提出的MERS PFC电路及其软开关工作特性。     

基于TMS320F2812的数字控制BOOST-PFC的设计

数字控制相对于传统的模拟控制技术体现出很多显著的优点。该文以数字信号处理器TMS320F2812为控制芯片，实现了单相BoostPFC变换器完整的数字控制解决方案。首先分析了单相BoostPFC电路的原理和主电路参数的选取，建立了BoostPFC数字模型，在Matlab的SISOTOOL工具模块中对BoostPFC进行PI配置。最后，通过仿真和实验验证了所建方案的正确性。说明数字控制的功率因数校正具有优良的性能。     

无桥Boost PFC在UPS中的应用研究

不间断电源(UPS)在生活和工业中应用十分广泛。传统UPS电源输入侧直接接在电网上,输入电流谐波含量高,网侧输入功率因数很低,对电网造成污染。该文提出在UPS的输入侧加入功率因数校正环节,通过无桥Boost PFC对网侧电流进行控制,使网侧电流跟踪电压相位,大大提高网侧输入的功率因数,几乎消除了对电网的谐波污染,达到清洁使用电能的目的。本文详细分析了无桥BoostPFC电路的工作原理,通过Matlab/Simulink进行了系统的仿真,并进行了硬件实验,仿真和实验结果验证了提出方法的正确性和可行性。     

无电压检测的PFC双环控制系统

分析并提出了无需输入电压检测电路及输出反馈电压检测电路,只检测输入电流的情况下,在BOOST型连续电流模式(CCM)功率因数校正(PFC)中实现电压环与电流环的双环控制策略。在TMS320F28069 DSP芯片平台上,设计了应用此无电压检测电路的双环PFC数字控制系统,并对该方案进行了实验验证。实验结果验证了此控制方案的可行性。     

新型混合单周Boost PFC变换器技术研究

研究了一种改进型单周期控制(OCC)算法在Boost功率因数校正(PFC)变换器中的应用。工作于连续导电模式(CCM)下的OCC PFC变换器具有控制电路简单、抗干扰能力强等优点,但二极管存在的反向恢复电流对过零点的输入电流影响较大,导致输入电流发生过零畸变,限制了功率因数的提高。为改善过零畸变,提高功率因数,采用一种工作于混合导电模式(HCM)下的改进型OCC技术,在CCM下,实时检测输入电流,当输入电流过零时,将变换器切换至断续导电模式(DCM),抑制了二极管的反向恢复问题,并将此改进型OCC技术应用于Boost PFC,搭建原理样机,通过实验验证了该新型控制策略的可靠性及理论分析的正确性。     

改进的单级功率因数校正AC/DC变换器拓扑的研究

单级功率因数校正(简称单级PFC)由于控制电路简单、成本低、功率密度高在中小功率场合得到了广泛的应用。但是单级PFC中存在一些问题,如储能电容电压随输入电压和负载的变化而变化,在输入高压或轻载时,电容电压可能达到上千伏,变换器的效率低,开关损耗大等缺点。介绍了几种改进的拓扑结构来解决这些问题。     

准单级功率变换的高效单相三端口功率因数校正变换器

由于Boost型功率因数校正(PFC)变换器输出电压必须高于交流电压峰值,因此当负载电压较低时,其需要级联直流/直流(DC/DC)变换器,不利于系统效率提高。以优化PFC变换器随电网电压变化的瞬时效率、进而提升整体效率为目标,研究了一种单相三端口PFC变换器。通过将传统三电平Boost变换器的低压侧分压电容直接用作负载输出端口,并构造出一个高压端口,可以实现交流输入侧和直流负载侧之间的准单级功率变换,有效减小了系统中功率变换的级数,从而实现PFC变换器整体效率的提升。此外,准单级功率变换的特性还有利于减小后级DC/DC变换器的电压电流应力和功率损耗,进一步提高交流/直流(AC/DC)变换器的整体效率。文中详细分析了三端口PFC变换器的工作原理和控制策略,建立了损耗分析模型并进行了仿真验证。最后,利用2kW实验样机验证了所研究变换器在改善系统效率方面的有效性。     

临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法

针对传统LED驱动电源谐振控制方法电路控制谐波异常导致输出电流过冲、电压稳定控制效果差和时延高等问题,提出了临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制方法。结合PFC和LLC半桥两种方式,控制LED驱动电源谐振部分的频率变化值,选取开关恒流源,选取FSFR2100集成控制芯片作为控制芯片。在临界连续模式下,计算高功率LED驱动电源电路中电感值、滤波电容,以此为参量依据,设定电路中的电压范围与最小开关频率、输出功率等,校正PFC电路控制谐波。以PFC控制器所计算的电流与电压数据为基础,计算谐振频率值,通过谐振网络部分调整电压增益,确保LED驱动电源开关管实现零电压开关,实现临界连续模式下高功率LED驱动电源谐振控制。实验结果表明,采用该方法进行谐振控制的LED驱动电源,工作效率和PF值分别保持在88%和0.99以上,并且开关损耗低,未出现电流过冲,输入电压与输出电流波形相同,整体控制效果较好。     

3kVA功率因数校正装置研制

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略,当输入电压发生扰动或负载快速变化时,仅在一个周期内即可实现控制目标.简要分析了单周期控制Boost PFC变换器的控制机理,给出了其稳定性分析,并将这种新颖的控制方法用于Boost变换器的功率因数校正.基于IR1150研制了一台3kVA的功率因数校正实验样机,给出了设计实例和实验结果.实验结果表明,该变换器的控制方法简单、可靠且通用.     

图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器

提出一种图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器(Power Factor Correction,PFC),解决了低压大电流输入场合下的Boost PFC效率和功率密度偏低的问题。此拓扑结合了无桥和交错并联技术,降低了输入整流桥、功率开关器件及Boost电感的损耗,消除了传统Boost PFC所存在的局部过热点,提高了变换器效率,适用于低压、大电流应用场合;结合了交错并联和零纹波技术,改善了变换器电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)特性,减小了输入、输出滤波电感和电容体积,提高了变换器效率和功率密度。本文详细阐述了此变换器的工作原理及其参数设计过程,并通过一台基于DSP控制的1kW样机进行了实验验证。     

基于单周及浮充技术的单相高性能有源功率因数校正电路研究

针对双级有源功率因数校正(PFC)技术的改进措施加以分析和论述,阐述了该功率因数校正变流器存在的一些不足之处,研究了一类改进型双级有源功率因数校正开关变流器拓扑,优化改进的有源功率因数校正AC/DC变流器结合单周控制技术控制方法的原理,以及浮充技术.改进的单周控制有源PFC变流器具有结构简单、控制精度高、响应速度快,特别是具有控制性能对系统和电源参数变化不敏感等优点.文中还阐述了变流器的工作机理、控制方法及其试验分析.     

单周期控制Boost PFC变换器

单周期控制是一种用于功率变换器的新型非线性控制策略，当输入电压发生扰动或负载快速变化情况时．仅在一个周期内就可实现控制目标。本文将单周期控制引入Boost变换器，实现了功率因数校正。在阐述单周期控制原理的基础上．总结了单周期控制实现的控制目标。详细给出了单周期控制Boost变换器实现功率因数校正的控制目标和实现方式。实验结果表明，单周期控制适用于Boost变换器实现功率因数校正。     

低电压应力Buck/Boost PFC的开关器件损耗分析

单相有源功率因数校正电路(Power factor Correction,PFC)的拓扑常选择升压式Boost电路,电压可升可降的拓扑如Cuk、SEPIC、Zeta等开关电压应力大、损耗大.分析了一种低电压应力的双开关管的Buck/Boost拓扑,分析其在3种工作电路方案下的开关电压应力和功率损耗,应用MathCAD进行数学建模并分析计算结果.     

高功率因数三相单管Boost PFC变换器

三相单管Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器具有开关管零电流开通、二极管无反向恢复、开关频率恒定、控制简单、成本低等优点,适用于中低功率场合。但在工频周期内占空比恒定,尤其在输入电压较高时,输入电流谐波含量较大、功率因数(power factor,PF)相对较低。分析三相单管Boost PFC变换器的PF值。在此基础上,提出变占空比控制的方法,从而降低输入电流谐波、提高PF值。为了简化电路实现,进一步给出一种拟合占空比的方法。与定占空比控制相比,所提方法还具有输出电压纹波小和效率高等优点。完成一台3kW的原理样机,进行实验验证,实验结果验证了理论分析和参数设计的正确性。     

单周期控制的单相高功率因数整流器研究

提出了一种单周期控制(One Cycle Control,简称OCC)的单相Boost高功率因数整流器,无需检测输入电压,无需乘法器,既简化了系统,又降低了成本.在此论述了该整流器的工作原理和主要参数设计,最后给出的试验结果表明,单周期控制的Boost功率因数整流器性能可靠,功率因数可达0.99.