通信电源中单相Buck功率因数校正器的研究

研究了断续电流模式(DCM)下单相Buck电路作为功率因数校正器的拓扑电路和工作原理,给出了实现功率因数校正的临界条件和临界电感的计算公式;分析了输入电流产生畸变的原因和影响畸变程度的主要因素;分别用功率匹配法和等效电流源法对该电路的输出电压纹波进行了分析,总结了输入电流畸变与输出电压纹波的定性关系。仿真结果验证了理论分析的正确性,表明单相Buck功率因数校正器(即单相Buck PFC)可以满足通信电源对功率因数的要求。     

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

高功率因数的电容串接式交错并联Buck PFC变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流死区角问题,提出一种高功率因数的电容串接式交错并联Buck PFC变换器。通过有效调节中间储能电容的充放电时间,对一个开关周期内向负载传递的能量进行有效控制,实现超高降压比特性,即超低电压输出,从而改善输入电流死区角。中间储能电容工作于电容电压断续模式(discontinuouscapacitorvoltage mode,DCVM),实现自动功率因数校正功能,且该电容电压峰值被钳位于输入电压,没有增加开关管的电压应力。此外,DCVM模式实现该变换器功率开关管的软关断和二极管的软开通。该文对所提变换器的工作模态、性能特性和参数设计原则进行详细分析。最后,搭建220V交流输入、60W/15V输出的样机实验平台,验证所述理论分析的正确性。     

一种新型并联式三相功率因数校正电路的研究

提出了一种由两个单相Sepic电路并联构成的三相功率因数校正器.三相电经工频变压器形成两个相位正交的交流输入,从而避免了3个单相并联时产牛的中性点浮动,并能减小三相之间的耦合干扰.使两个单相PFC电路模块化,输入电流波形接近正弦单位功率因数,消除电流谐波的2次分量,使开关管承受较小的电压及电流应力.仿真和实验证明该系统具有高功率因数、低电流畸变、较强抗干扰能力及高可靠性的特点.     

三相单级全桥PFC变换器输入电流死区分析与补偿

研究一种三相单级全桥结构功率因数校正(PFC)变换器,该变换器工作于电感电流断续模式(DCM),可同时实现PFC、输入/输出侧电气隔离以及输出电压调节.通过对该变换器理想和非理想条件下等效电路的分析,发现由于主电路中各开关管和二极管存在导通压降,当输入电压低于主电路压降时,导通相电流将出现死区,该死区随着输入电压幅值的降低而增大.结合电路的工作原理,提出了一种抑制电流死区的补偿电路.补偿电路由6个小功率开关管和电阻构成,通过相应的控制策略,当输入电压最小的一相电压低于主电路压降时.该相电流通过补偿电路构成回路,消除电流死区.仿真与实验结果证明了理论分析的正确性.     

开关电源整流电路功率因数校正的研究

详细分析了整流电路输入电流与输入电压之间存在相位差和功率因数低的原因。通过在整流输出端与电容之间增加一个Buck电路,分析了Buck型PFC拓扑电路的工作原理及电感电流的工作模式,通过控制该电路的开关管占空比大小的方法,使整流输出端呈阻性负载,迫使输入电流去跟随输入电压的相位。理论分析Buck电路的工作原理,仿真和试验验证了通过改变开关管的占空比能有效地实现功率因数校正。     

高功率因数软开关降压无桥PFC变换器设计

为了提升传统Buck型功率因数校正(PFC)变换器的功率因数(PF)和效率,提出了一种新型软开关无桥单相PFC变换器.所提PFC变换器工作在不连续导通模式,从电源中提取正弦输入电流,并采用辅助开关消除了输入电流死角,从而有效提高了PF.同时,PFC变换器中所有开关和二极管均实现了软开关,降低了开关损耗,且规避了二极管反...     

整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源

提出了一种整合式单开关两路恒流输出LED驱动电源。该LED驱动电源由非隔离Buck-Boost和Buck变换器通过一个有源开关整合而成,简化了控制环路。采用恒导通时间COT(constant on-time)控制,消除了Buck功率因数校正PFC(power factor correction)变换器输入电流的死区。因此,该驱动电源的输入电流谐波很容易达到IEC61000-3-2 C类法规的限值。利用其中的无源均流网络,仅须控制其中一条输出支路的电流,即可实现对另外支路的均流控制,简化了控制电路。该变换器结合了Buck-Boost变换器功率因数高与Buck变换器效率高的特点,所提出的LED驱动电源在电压全范围应用下实现了高效率和高功率因数。最后,搭建了一台56 W的两路输出实验样机,效率达到93.5%,验证了理论分析的正确性。     

输出电压纹波控制两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器

研究了两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的工作原理,为了简化两开关PCCM Buck-BoostPFC变换器的控制器设计,在分析单相PFC变换器输出电压纹波的基础上,提出了输出电压纹波反馈控制算法。该算法采样PFC变换器的输出电压,通过计算得到输出电压纹波值来实时调整电流控制环的补偿系数,无需增加额外的硬件电路,利用数字信号处理器的编程方式即可实现。仿真与实验结果表明,当负载功率发生大范围变化时所设计的系统具有快速动态响应能力。     

四开关Buck-Boost变换器的多模式模型预测控制策略

四开关Buck-Boost变换器具有多种工作模式,适用于宽电压范围变换的场合,如何选择适合的工作模式以及实现平滑的模式切换是其需要解决的关键问题。该文提出一种四开关Buck-Boost变换器的多模式模型预测控制策略,根据电压变换需求确定了四种工作模式,在传统Buck和Boost模式的基础上加入两种扩展模式,消除Buck和Boost模式在输入电压和输出电压接近时存在的控制死区,利用模型预测控制方法的预测机制实现各工作模式的电流预测控制,同时,根据下一控制周期内不同工作模式的占空比预测结果,选择最适合的工作模式。仿真和实验结果表明,所提控制策略可以有效地选择四开关Buck-Boost变换器最适合的工作模式以及实现较平滑的模式切换,而且具有良好的动态响应性能。     

级联式Buck-Boost AC／AC变换器

详细分析了Buck型和Boost型AC/AC变换器的工作原理及其控制方法,在此基础上提出了一种新型级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其三模式控制策略.三模式控制策略是比较输入电压与基准输出电压的大小,使得变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和滤波模式.该电路虽然由Buck型和Boost型AC/AC变换器2级变换器级联而成,并采用2级占空比调制,但实际上最多只存在一级功率变换,具有控制简单、变换效率高、开关管电压应力低等优点.仿真结果证明了级联式Buck-Boost AC/AC变换器及其控制策略的可行性和理论分析的正确性.     

双沿调制的四开关Buck-Boost变换器

与传统的Buck-Boost变换器相比,四开关Buck-Boost变换器具有输入输出同极性、开关管电压应力低等优点。该文针对四开关Buck-Boost变换器在通信电源分布式系统中的应用,提出三模式双频双沿调制的控制策略。该控制策略将变换器分成Buck单元和Boost单元,此两单元分别采用后沿调制和前沿调制,并且在Buck-Boost工作模式时,开关频率由Buck以及Boost模式的200 kHz降到40 kHz,以提高变换器的效率。实验室制作了一台48 V(33~75 V)输入48 V/6.25 A的样机,对所提出的控制策略进行验证。试验结果表明所得结论正确。     

四开关Buck-Boost变换器的三模式控制方法研究

针对四开关Buck-Boost变换器在两模式运行时,其输入输出电压接近时模式切换频繁以及开关管难以运行在极限占空比下的问题,提出了一种基于平均电流控制的Buck、Buck-Boost、Boost三模式切换策略。该策略在原有Buck、Boost两模式的基础上,通过检测输入电压单元来控制调制信号偏置电压,实现四开关BuckBoost变换器在Buck、Buck-Boost、Boost三模式下平滑切换,使开关管在宽输入电压范围内工作在有效占空比区间。通过使用平均电流控制来限制电感电流变化,确保变换器的安全可靠运行。最后搭建saber仿真模型和硬件实验平台,验证了所提控制策略的可行性。     

两开关伪连续导电模式Buck-Boost功率因数校正变换器

提出两开关伪连续导电模式(pseudo continuous conduction mode,PCCM)Buck-Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制策略。利用两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器电感惯性模态所提供的一个额外控制自由度,可实现单位功率因数控制,并明显改善传统单开关Buck-Boost PFC变换器、两开关连续导电模式(continuous conduction mode,CCM)Buck-Boost PFC变换器和两开关不连续导电模式(discontinuous conduction mode,DCM)Buck-Boost PFC变换器的性能。与两开关DCMBuck-Boost PFC变换器相比,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器减小了电感电流纹波。仿真与实验结果表明,两开关PCCM Buck-Boost PFC变换器的负载动态响应速度明显快于传统的两开关CCM和DCM Buck-Boost PFC变换器。     

π型Buck-Boost交流变换器

提出一种对称结构π型Buck-Boost交流变换器及其变结构控制策略。该变换器由Buck交流单元和Boost交流单元组成,与级联式两级电路相比,省去前级LC输出滤波器,简化了电路结构。根据前、后单元的工作与否,π型交流变换器存在4种工作模式:Buck模式、Boost模式、直通模式和Buck-Boost模式。通过等效改变电路结构,变结构控制策略使得π型Buck-Boost交流变换器只有3种工作模式:Buck模式、Boost模式和直通模式。π型Buck-Boost交流变换器虽然具有两个独立的控制对象、采用两级占空比调制,但实际上最多只有一级功率变换,且存在直接功率传递通路,适用于稳压或调压应用场合。     

楼宇直流微网用直流母线功率分级控制的新型多输入直流变换器研究

针对传统多输入变换器存在的输入/输出电压反极性、分布式能源汇集结构复杂等问题,提出一种新型多输入直流Buck-Boost变换器,有效实现楼宇直流微网中的风光混合供电,且将蓄电池直接嵌入变换器中,减小体积和降低成本。该变换器具有电路拓扑简洁、可实现升/降压、输入/输出电压同极性、各种分布式输入源可单独或同时向负载供电、蓄电池能根据负载功率变化吸收或释放功率等优点。以三输入为例分析了变换器的工作模式、推导其输入输出特性、提出基于直流母线功率的分级控制实现能量管理。通过Matlab/Simulink平台的仿真实验验证了该变换器的可行性和控制策略的有效性。     

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。     

一种新型的单级三相Buck-Boost功率因数校正整流电路研究

研究了一种新型的三相单级Buck—BoostPFC变换器,用一个PWM信号同时控制4个开关管的通断状态,实现升／降压调压;基于交流侧的LC滤波实现了功率因数校正,并解决了传统的Buck—Boost变换器体积过大和输出电压反向的问题。介绍了变换器的工作原理并分析了稳态时的工作状况、输入电流谐波状况;设计了电压闭环控制系统;利用MATLAB／Simulink建立仿真模型,仿真结果验证了变换器的性能。     

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。