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。     

一种具有功率耦合电路的无电解电容LED驱动电源

为解决LED驱动电源寿命短的问题,提出一种PFC+Buck/Boost的无电解电容LED驱动电源方案。PFC采用常用的Boost型电路结构,控制方法采用简单的CRM控制方式,Buck-Boost双向变换器与LED负载并联,替代电解电容器实现电源交流输入侧和直流输出侧的瞬时功率不平衡的功率耦合功能。设计了PFC的CRM控制策略和双向变换器的固定占空比控制策略,建立了Saber仿真实验模型。仿真研究结果表明,该电路的功率因数达到0.9以上,输出电流和输出电压具有很好的稳定性。     

无桥PFC新型控制算法

针对无桥功率因数校正(PFC)电路在传统控制算法下,由于升压电感位于电网交流侧而存在输入电流过零点畸变问题,提出了一种新的高功率因数控制策略。在新控制策略下,避免了无桥PFC电路在输入电压过零点处输入电流畸变,同时使输入端达到很高的功率因数。论文详细分析了传统控制算法下无桥PFC输入电流过零点畸变的原因,推导了输入电流畸变的时间范围,讨论了影响输入电流THD的相关因素,然后比较了两种控制策略下电源的PF值和输入电流THD,最后通过仿真和实验验证了新型控制策略在抑制电流谐波畸变率方面的正确性和优越性。     

一种改进的无桥Boost功率因数校正电路

无桥电路由于电流流经功率回路中半导体器件的减少,相对传统整流桥的电路拓扑效率得到提升,在低压输入和中大功率应用场合意义显著。现有的无桥电路存在EMI问题突出等不足,为此对现有无桥Boost型电路进行改进,提出了具有高效率、高功率因数和低EMI噪声的新型无桥Boost功率因数校正(PFC)拓扑,在理论分析的基础上使用Pspice 9.2进行仿真验证。设计了一台85～265 V交流输入,400 V/300 W输出的实验样机,进一步验证了该无桥变换器的良好电气特性。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路(BLPFC)结构.该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点.利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率,降低开关器件损耗,抑制电流谐波,且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形.     

单周期控制的三相无桥PFC电路的研究

传统三相有源功率因数变换器具有多种电路拓扑形式和控制方法,但整流部分常采用全桥结构,导致输入电流谐波含量较大,电路整体效率不高,而且控制方法相对复杂。基于单相模块构建了一种新型的单周期控制的三相无桥功率因数校正（PFC）电路,通过自耦变压器将三相电路解耦为两相无桥Boost PFC电路并联而成,为削弱2个并联电路之间的耦合干扰,加入分离元件实现了对2个并联电路的独立控制。仿真与实验结果验证了该单周期控制的三相无桥PFC电路的正确性,实现了高功率因数,采用无桥方案也有助于提高电路的整体效率,单周期控制策略控制简单,简化了电路结构。     

零纹波Boost功率因数校正电路研究

针对电流断续模式（DCM）下Boost功率因数校正电路存在输入电流纹波大,导致前级EMI滤波器的设计尺寸增大,PFC电路效率低等问题,提出了一种新型的零纹波Boost功率因数校正电路,能抑制电流纹波对电源或负载产生的电磁干扰,省去EMI滤波器并获得单位功率因数。对零纹波Boost变换器的主电路结构、工作模式及工作波形进行了理论分析。仿真和试验结果证明了理论分析的正确性。     

一种新型高效率双Boost无桥PFC变换器

提出了一种新型高效率双Boost无桥功率因数校正(PFC)变换器,与传统PFC变换器相比,该变换器在电感充电回路中仅有一个开关管,有效减小电感充电时的损耗,提高了整机传输效率,同时在输出功率地与输入交流电源两端接入电容,很好地削弱了电磁干扰(EMI)。详细分析了该新型高效率双Boost无桥PFC变换器的工作模式,推导出电路的稳态电压增益,研究了电路在连续工作模态下的电感临界值,并对电路的EMI和电磁兼容(EMC)进行了详细分析,最后通过Matlab软件仿真和实验验证了理论分析的正确性。     

基于模糊控制的改进型无桥Boost PFC拓扑研究

针对基本型无桥功率因数校正(PFC)拓扑存在的电磁干扰(EMI)问题和电流检测复杂的问题,提出了基于模糊控制优化的无桥Boost PFC拓扑结构.首先针对EMI问题,将改进的无桥Boost PFC拓扑与基本型PFC拓扑在EMI的变化趋势方面做了对比分析;对于电流检测复杂问题,采用模糊控制优化锁相环,利用模糊控制模拟推理方面的优点来改善无桥Boost PFC拓扑的性能.最后在Matlab/Simulink中建立了 500 W改进型无桥Boost PFC拓扑结构模型进行仿真,同时设计了实验样机对仿真进行验证.结果表明,这种改进型无桥Boost PFC相较于基本型无桥PFC拓扑结构具有电流检测简单、EMI小等优点.     

交错并联Boost PFC变换器的研究与实现

与传统的Boost PFC变换器相比,交错并联Boost PFC可有效降低输入电流纹波和开关器件的电流应力,减少了前级EMI滤波器的尺寸,提高PFC电路的功率等级和效率;详细分析了交错并联Boost PFC电路的工作原理、主要的工作状态并搭建仿真平台进行验证,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。     

基于磁集成的双Boost无桥PFC变换器研究

传统双Boost无桥PFC(power factor correction)变换器去除了整流桥结构,变换器效率得到了提高,但由于需要两个电感,整个系统功率密度小,体积大。分析了四种磁集成技术,并采用了一种中柱低磁阻磁路电感集成方式,将双Boost无桥PFC变换器的两个电感集成来缩减系统体积,通过分析和计算,该电路拓扑避免了环流问题。采用了改进无差拍控制算法来消除采样和计算延迟所带来的控制偏差,提升了输入电流的控制精度。最后搭建了一台750W的实验样机,验证了理论分析的正确性。     

单周期控制的无桥Boost PFC变换器研究

在开关电源中,加入有源功率因数校正电路,可大大减小开关电源对电网的污染。与传统Boost PFC电路相比,基于单周期控制的无桥Boost PFC电路,可以减少电路功率损耗,提高整机效率。本文着重对IR1150S控制的无桥PFC电路进行分析,给出了详细的参数设计过程,并在此基础上用Matlab/SIMULINK软件进行了仿真,功率因数大于0.99,THD值小于5%,仿真结果达到了功率因素较正的目的。     

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。     

基于预测专家控制的开关电源控制算法研究

为了实现AC/DC功率变换的单位功率因数控制,抑制电感电流的高次谐波,通过对传统的功率因数校正升压电路拓扑结构进行改进,同时采用预测专家控制算法,用于功率变换电路的控制。仿真试验表明,预测专家控制算法能有效地控制改进后的功率因数校正电路,使功率变换器工作在单位功率因数下系统具有较快的动态响应特性,并且对电感电流有较强的谐波抑制能力。     

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。     

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。     

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.     

级联H桥Boost PFC电源建模及应用研究

针对电感电流断续导电模式(DCM)功率调节器固定占空比,输入电流纹波含量大导致功率因数降低的问题,提出了一种具有自动调节功能的级联H桥开关周期平均模型。给出了Boost PFC电路拓扑结构,并分析了该电路的工作原理。论证推导了在DCM模式下时均模型修正方程表达式。利用LTspice软件进行仿真分析并进行实验验证,其结果与传统固定占空比的DCM功率调节器相比,很大程度减少了低频输入电流纹波,有效降低了谐波含量。仿真结果和样机实验验证了所提出的模型和控制策略的有效性。