一种高效倍压升压型软开关功率因数校正电路

提出一种高效零电压转换倍压升压型变换器的功率因数校正电路。新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关零电压转换,而辅助开关零电流通断。所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力。由于所用电路主电路导通流经更少的半导体功率器件,因此具有较少的器件导通损耗。该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合。计算机仿真和实验样机验证了理论预期。该样机实现转换效率高达97%,功率因数为0.992。     

一种具有低输入电流失真的新型单级串联软开关转换器

提出了一种采用串联拓扑结构的新型单级功率因数校正(PFC)转换器。它由一个谐振转换器和一个传统的升压功率因数校正(Boost PFC)转换器组成,具有两种工作模式,即谐振工作模式和升压工作模式。尽管这样的设计实现了功率开关的零电压开通(ZVS)和零电流关断(ZCS),但着重于进一步降低升压PFC转换器在低功率和高输出电压情况下的输入电流THD。它不仅具有体积小、效率高的优点,而且在低功率条件下也表现出良好的性能。通过仿真验证了所提设计方案的有效性,并给出了仿真结果。     

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。     

一种改进的电压跟随PFC Cuk AC／DC变换器

提出了一种改进的电压跟随PFC Cuk AC/DC变换器,其输入电感工作在不连续导电模式（DCM）,从而实现功率因数校正（PFC）功能。在本电路中,采用由两个储能电容组成的开关电容网,从而使电容的电压应力减小,并且提高了变换器的功率因数校正能力,其输出电感工作在连续导电模式（CCM）,从而降低了器件的应力,同时减小了开关损耗和输出电流波纹。论述了输入电感工作在DCM模式的Cuk变换器的功率因数校正能力及所提出的电路的工作原理;推导出了其输入与输出电感工作的临界条件,MATLAB仿真与实验结果证实了理论分析的正确性。     

一种带隔离的单相三电平功率因数校正电路

在原有Boost单相三电平功率因数校正电路的基础上,提出了一种带隔离的三电平两级功率因数校正电路的拓扑及其控制方法。直流侧工作在DCM/CCM的临界模式,使用UC3852芯片控制PFC功率开关管,使其在零电流条件下开关。最后,设计了一个250W,50kHz单相三电平两级功率因数校正电路,并给出了仿真和实验结果。     

单相Boost型功率因数校正电路软开关技术的综述

对单相Boost功率因数校正电路软开关技术进行了分类,分为零电压开关功率因数校正电路、零电压转换功率因数校正电路、零电流开关功率因数校正电路、零电流转换功率因数校正电路、有源箝位功率因数校正电路和带有无损吸收电路的功率因数校正电路,并对每一类型的电路的拓扑结构、工作方式及工作特点做出分析。     

无损软开关无桥Boost PFC变换器的研究

针对无桥Boost功率因数校正(PFC)变换器在高频工作时功率器件开关损耗大、电压电流应力高,提出了一种无源无损软开关Semi-bridgeless Boost PFC变换器,用于实现开关管和功率二极管的软开关,减小二极管反向恢复电流造成的电压尖峰,有效提高转换效率。详细分析了该软开关无桥Boost PFC变换器的工作原理,制作实验样机对电路的有效性进行了验证,实验结果表明所提软开关无桥变换器能有效减小开关损耗,降低元器件的电压电流应力和电磁干扰,效率高于硬开关无桥Boost PFC变换器。     

基于图腾柱无桥PFC的软开关控制变换研究

随着数据中心所需能量的日益增长,对于变换器高性能指标的追求十分迫切。文中设计了基于图腾柱结构实现高效高功率密度的软开关功率因数校正(PFC)电路,采用无桥PFC拓扑结合第三代宽禁带氮化镓器件,通过全数字控制方法实现电路在电流临界和准方波2种状态下切换工作,保证变换器在具备PFC功能的同时实现开关管零电压开关(ZVS)。首先介绍了图腾柱无桥PFC基本电路结构,通过分析电路暂态过程得出实现软开关特性的条件;然后根据全数字双闭环控制方法实现系统PFC功能,结合数学仿真模拟不同状态下图腾柱PFC输出特性;最终搭建了1台输入有效值220 V,输出48 V/400 W的AC/DC变换器。结果表明,系统在实现PFC功能的同时,可在全输入电压范围内保持ZVS特性,验证了电路设计及控制策略的可行性。     

一种改进型双升压功率因数校正电路

针对双升压功率因数校正电路(dual boost power factor correction,DBPFC)输入电压采样和电感电流采样困难,控制电路复杂的问题,提出一种改进的DBPFC拓扑。该拓扑在MOS开关管的源极正串一个肖特基二极管以阻塞MOS开关管的体二极管,既可以采用电阻采样法来进行电感电流平均值取样,优化了控制电路设计。详细分析电路在一个开关周期内的工作模态和MOS开关管寄生电容对电路工作模态的影响,给出电路的重要仿真波形。对电路的功率损耗和效率进行了理论分析和对比。设计了基于该拓扑的实验样机,样机输出波形表明该电路抗扰动能力强,能够快速准确地实现功率因数校正。样机效率曲线验证了理论分析的正确性,表明电路在宽电压输入宽功率输出时均能取得良好的工作效率。     

一种新型零电压转换三电平倍压BOOST整流器

本文提出一种高效零电压转换三电平倍压BOOST变换器的功率因数校正电路.新型软开关技术可以实现整流器主开关和无源开关的零电压转换,而辅助开关零电流通断.所述软开关技术没有增加电路主开关的电压和电流应力.由于所用电路电流路径流经更少的功率器件,因此具有较少的器件导通损耗.该电路结构适合低压输入和中高功率应用场合.本文设计一台实验样机来验证理论预期,该样机额定功率600瓦,开关频率50千赫兹,输入电压90-132伏,输出电压枷伏.样机实现转换效率高达97%和功率因数0.99.     

有源钳位单级隔离型AC-DC功率因数变换器

该文提出一种基于有源钳位技术的单级隔离型AC-DC功率因数校正变换器拓扑,该变换器具有升压和功率因数校正功能,且仅通过单级功率变换实现输入和输出电压的隔离.首先,详细分析该拓扑的工作原理;然后,通过合理设计谐振电感和电容参数,并结合有源钳位技术,降低开关管的电压应力,并实现主开关管和辅开关管的零电压开通和二次侧整流二极管零电流关断;最后,详细推导该变换器关键元器件的设计过程,并搭建开关频率为85kHz的基于SiC功率器件3kW实验样机,对所提拓扑工作原理的正确性和可行性进行实验验证.该变换器能工作于较宽的输入电压范围,具有元器件少、控制方法简单、功率因数高和能量转换效率高等优点.     

基于Matlab设计的软开关型APFC电路

将一种改进型软开关电路与Boost电路相结合,组成一种软开关型有源功率因数校正(APFC)电路。软开关型APFC电路的主电路是将输入端的交流变换为直流,并在软开关条件下实现功率因数校正。基于Boost型功率因数校正电路,利用改进型ZVT(Zero Voltage Transition)实现软开关。电路由基本Boost电路和辅助谐振网络2部分组成。电路中的主开关管是零电压开通和零电压关断的,辅助开关管是零电流开通和零电压关断的。在软开关型APFC电路中,选用平均电流控制方式。给出了电路中主要元器件参数(升压电感、滤波电容、辅助电感、辅助电容、采样电阻及输出负载)的选取方式,仿真结果表明,功率因数可达0.9976。     

具有电压负反馈绕组的新型反激式单级功率因数校正变换器

提出一种具有电压负反馈绕组的新型反激式单级PFC变换拓扑。电压负反馈绕组的引入能够抑制中间储能电容电压,减小开关管的电压电流应力,解决了DCM PFC+ CCM DC/DC模式下轻载时,中间电容电压过高的问题,并且一部分输入功率将通过负反馈绕组直接传向负载,提高了变换器的效率。通过对电路工作模态和稳态的分析,可以得出该变换拓扑不仅具有较好的功率因数校正能力,还具有开关管电压应力低、效率高等优点。实验结果证明了该变换拓扑的优越性。     

新型单周控制软开关Boost-PFC变换器研究

单周控制是一种新型非线性控制策略,能够在一个周期内自动消除稳态和瞬态误差,动态响应快,适宜于PWM控制。该策略应用于PFC控制,能够很好地实现功率校正;开关管在零电压、零电流条件下工作,实现了软开关,因此功率器件开关损耗小。将单周控制和软开关技术一起引入Boost PFC,设计了一种新型单周控制软开关Boost PFC电路拓扑,其电路简单,控制也简单。仿真和实验证明,单周控制结合软开关应用于该新型Boost PFC变换器,实现了控制目标,取得了很好的效果。     

一种可工作于CCM模态的高效图腾柱无桥PFC变换器

提出一种具有零电压开通(zero-voltageswitching,ZVS)和零电流关断(zero-current switching,ZCS)的可工作于CCM腾柱式无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)电路拓扑。该拓扑在传统图腾柱无桥PFC的基础上,通过增加辅助谐振支路来实现功率开关管(MOSFET)的ZVS导通,同时辅助谐振支路亦可有效地抑制其体二极管电流的di/dt,实现ZCS关断,极大地缓解了MOSFET体二极管反向恢复问题;工作在电流断续模态下的辅助谐振支路,其开关管均能实现零电流开通,变换器的所有开关管均工作在软开关状态。该拓扑克服传统硅基图腾柱无桥PFC的MOSFET体二极管反向恢复问题,以及只能工作在电流断续导电模式或临界导电模式的限制,拓宽其工作范围,与传统图腾柱式无桥PFC电路相比,有更高的效率和功率密度。基于对所提出变换器的工作原理和稳态特性的分析,设计一台实验样机,实验结果验证了该拓扑方案的可行性和有效性。     

一种零电压转换双升压有源功率因数校正变换器

针对双升压功率因数校正(DBPFC)变换器在低电压大电流输入时开关损耗大、效率偏低的问题,提出一种可实现零电压转换(ZVT)的有源DBPFC变换器拓扑。通过增加一个有源辅助谐振支路和适当的控制策略,可以大幅减少主电路开关管和升压二极管的开关损耗,同时并未增大各开关器件的电压应力。详细分析了变换器拓扑在一个开关周期内的工作模态,对软开关实现条件和实现类型进行了理论分析的同时给出了主要的仿真波形。设计了基于该拓扑的原理样机,样机输出波形验证了理论分析的正确性,表明各开关器件均实现了不同类型的软开关,样机效率曲线表明变换器能提升工作效率达到1.2%~2.2%。     

分流式三相VIENNA软开关整流器研究

三相VIENNA整流器具有谐波小、功率因数高、开关应力低和无桥臂直通风险等优点.但是,三相VIENNA整流电路的基本PFC结构采用的是Boost单元,存在升压二极管的反向恢复问题,且开关损耗大、电磁干扰大、电能传输效率低,对整流器的性能提升造成了一定限制.基于此,文中提出了一种分流式三相VIENNA软开关整流器,该整流器解决了升压二极管的反向恢复问题,实现了开关器件全范围内的零电流开通与零电压关断,具有结构简单、高效率的优良特性.文中详细分析了该整流器的基本工作原理、软开关实现条件以及器件应力等,给出了该电路参数的设计方法,搭建了分流式三相VIENNA软开关整流器的实验平台,验证了所研究整流器的有效性和优越性.     

基于一种软开关变换器单相PFC整流电路的设计

基于一种带有源缓冲器的ZVT-PWM变换器拓扑结构,采用平均电流型PFC电路专用控制芯片UC3854A/B,设计出了一种3kW软开关单相PFC整流电路,并进行了理论和实验研究,实现了输入电流很好地跟踪输入电压,消除了谐波,起到了功率因数校正的目的.     

双绕组反激式单级PFC变换器及功率因数改善措施研究

为改善功率变换器的功率因数,提出一种双绕组反激式单级功率因数校正PFC(Power Factor Correction)变换拓扑。该拓扑由Boost PFC电路和具有串并联结构的双绕组反激变换电路组合而成,利用2个中间储能电容吸收变压器初级绕组的漏感能量,有效地抑制功率器件的电压应力,提高变换器的可靠性。详细分析了变换器的工作原理和稳态特性,并在传统的单电压环控制方法的基础上,将整流电压引入到控制电路,提出了一种简单的电压补偿控制方法来提高变换器的功率因数、降低输入电流的总谐波畸变率。设计制作了一台150 W/24 V实验样机,实验结果验证了所提出电路原理的正确性和采用电压补偿控制方法改善输入电流波形质量的有效性。     

无辅助开关的零转换单相PFC整流电路研究

提出了一种无辅助开关的软开关单相功率因数校正拓扑；分析了电流断续状态下的工作原理，所有开关器件都可实现ZVT或ZCT软开关。利用单周期实现其控制。仿真和实验结果表明，该电路在整个输入电压范围内都能保持软开关特性并与负载无关，实现了单位功率因数。