交错并联Boost PFC电路的应用研究

详细论述了电感电流断续模式下的Boost PFC交错并联电路,该控制电路能有效减小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滤波器尺寸,提高PFC电路的功率等级和效率。分析对比了电感电流断续模式下,交错并联Boost PFC电路中分立电感和耦合电感的工作原理。由分析可知,采用电感直接耦合的PFC电路存在电感峰值电流增大,输入电流谐波含量高,功率因数低等问题。采用一种新颖的耦合电感绕线方式,并利用Gyrator-Capacitor法对该耦合方式建立模型,仿真和实验证明这种新颖的电感绕线方式能很好地克服电感直接耦合存在的缺点。     

断续模式无桥Boost PFC变换器的研究

相较于传统的Boost PFC变换器,无桥Boost PFC变换器省略了开关管前的整流桥,大大提高了变换器的效率。首先主要讨论电流断续模式下无桥Boost PFC的工作原理,推导理想状态下其PF的表达式和电感的计算,探讨实际工作中电路寄生参数对电感电流畸变的影响。然后针对DCM Boost PFC仅适用于中小功率场合这一缺点,引入了交错并联技术,提升了电路的功率量级。最后分别完成了单路500 W和两路交错1 kW的变换器样机实验,实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于低高度平面电感的GaN-Si混合型图腾柱无桥功率因数校正器

该文提出基于低高度平面电感的GaN-Si混合型图腾柱无桥功率因数校正器(PFC),利用工频Si二极管的慢恢复特性为高频GaN开关桥臂提供反向电流通路,实现临界电流导通模式无桥PFC和高频GaN开关桥臂的软开关运行.为了实现低高度和高功率密度,提出低高度平面电感结构及其优化设计方法,通过将临界电流导通模式下的电感电流进行分解,给出高频电感磁心和绕组损耗分析模型,并据此对电感结构尺寸进行优化设计.最后制作一台开关频率为200～700kHz、400W的实验样机,验证了所提出的解决方案的可行性和有效性.     

一种基于新型无桥Boost PFC的通信电源AC/DC变换器设计

针对电力系统传统通信电源设备功率因数低,电源谐波高的不足,提出一种新型的无桥Boost PFC电路结构。通过对电路拓扑结构的工作原理分析,应用平均电流控制策略,建立了相应的仿真模型。仿真结果表明,与传统的Boost PFC相比,无桥Boost PFC电路能够很好地提高功率因数,抑制电流谐波,且输入电流能很好地跟踪输入电压。最后设计了一台500 W的实验样机,实验结果验证了所提出电路的正确性和可行性。     

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。     

三电平BOOST电路在功率因数调节(PFC)方面的应用

为了解决较高电压等级直流负荷(如电动汽车)前端整流装置对电网造成的谐波污染问题,笔者根据三电平结构的发展和boost PFC电路的应用,阐述了一种适用于高电压等级、基于三电平拓扑结构的PFC AC-DC变换器的控制策略,分析了其在应用载波移相调制技术下模块化结构,以及其输入、输出电压特点、电感二倍频电流的电气特征,搭建了三电平Boost电路控制及电路模型,得到了较高电压等级PFC变换的方案.仿真结果表明,基于三电平Boost的PFC变换器电流环灵敏度高,能有效实现PFC变换,解决了电感电流波纹过大的问题.     

基于精密整流电路的无桥PFC的研究

本文研究了无桥Boost PFC电路,由于省略了整流桥,效率比传统的Boost PFC高,但由于其电感的特殊位置,给电感电流号的检测带来了困难。本文提出了一种基于精密整流电路的新型电流检测方法。研制了一台300W的原理样机,并通过实验验证理论分析的正确性。     

基于半桥LLC谐振的单级AC-DCLED驱动电路研究

针对传统两级AC-DC的LED驱动电路,研究1种带有高功率因数(PFC)单级AC-DC的LED驱动电源并介绍其工作原理。该单级AC-DC变换器是由前级PFC电路的Boost电感电流工作在断续模式,后级半桥LLC谐振电路经全桥整流输出脉冲电流驱动LED负载,同时集成两级电流为一级,实现电路高功率因数和稳定的输出波形。最后通过Saber仿真结果,验证了电路的可行性。     

新型无源软开关Boost PFC电路研究

提出一种无源软开关Boost PFC电路及其实现方法.其电路拓扑结构由传统的Boost PFC和无开关损耗的缓冲电路构成.缓冲电路通过谐振电感、电容和两个隔离二极管使Boost主开关器件工作在ZVS和ZCS软开关模式.介绍了新型无源软开关PFC的运行原理;给出了缓冲电路的参数选取,并运用PSPICE进行了电路运行的仿真分析;搭建了一台500W/25 kHz实验电源验证了电路的正确性.仿真和实验结果表明,新型PFC电路工作在软开关模式,可实现单位PFC.且平均输出效率提高了约4%.     

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.     

临界模式Boost功率因数校正电路中电感损耗的分析与比较

介绍了临界模式功率因数校正电路的工作原理和特点.通过对电感损耗的分析发现,高频电流在磁芯气隙附近产生的邻近磁场会在电感绕组上产生较大涡流损耗.避免在气隙附近绕线可以减少这种涡流损耗.根据绕组分布方式不同设计了5个电感,应用于200W的PFC样机上,通过实验比较,验证了这种新的绕组布置方法的优越性.     

新型单周期控制的无桥Boost PFC变换器

研究了一种改进型单周期控制算法在无桥Boost PFC(Power Factor Correction)变换器中的应用。工作于连续导电模式下的单周控制PFC变换器具备控制电路简单、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。为改善电流过零畸变,提高功率因数,采用一种工作于混合模式下的改进型单周控制技术,在连续导电模式时,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,削弱了二极管的反向恢复问题,并将此改进型单周控制技术应用于无桥PFC,仿真结果表明:基于新型单周期控制的APFC电路,动态响应更快,且无二极管反向恢复问题。     

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。     

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。     

带开关电容网络的交错并联磁集成电感Boost变换器

针对传统交错并联Boost变换器电压增益低、开关管电压应力高、电感电流纹波大等问题,提出一种新型交错并联Boost变换器。该变换器用2个开关电感单元分别代替储能电感L₁和L₂,并对开关电感进行耦合集成,在此基础上增加了1个二极管和2个电容构成开关电容网络。分析了变换器在不同占空比下的工作模态,推导了电压增益公式,分析了开关管电压应力和电感电流纹波的大小。与传统交错并联Boost变换器相比,该变换器性能得到明显提升,尤其在占空比D>0.5的情况下电压增益是传统交错并联Boost变换器的3（1+D）倍,开关管的电压应力减小了2/3,电感电流纹波也减小近一半。最后实验验证了理论分析的正确性。表明带开关电容网络的交错并联磁集成电感Boost变换器有着优良的工作性能。     

储能电感对二次型Boost PFC变换器的性能影响

相比于断续导电模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器,输入电感L1和储能电感L_2均工作于DCM的二次型Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,但其功率因数(PF)较低。首先分析了电感L1工作于DCM的二次型Boost PFC变换器PF值表达式,指出可通过适当增大变换器中间电容电压VC1以提高PF值。其次,研究了电感L_2取值对中间电容电压及其电压纹波的影响。研究结果表明,当L_2工作于DCM时,可以通过设置较大的电感L_2/L1比值,以实现变换器更高的功率因数和更低的输出电压纹波。仿真与实验结果验证了理论分析的正确性。     

基于DSP的Boost PFC软开关变换器研究

详细分析了一种新颖的Boost软开关变换器,在传统的Boost变换器基础上加上缓冲元件电感和电容,从而实现开关管的零电流开通和零电压关断。提出了基于DSP的新型控制算法,该算法仅需在一个开关周期内采样负载电流和输入电压来计算占空比,实现功率因数校正(PFC)的目的,控制简单,实时性好。实验结果表明,该新型的变换器工作在软开关模式下,并且实现输入侧的单位功率因数。     

耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器

为了提高DC-DC变换器电压增益,将Boost变换器与Sepic变换器进行有机结合,提出一种耦合电感型Boost-Sepic高增益DC-DC变换器。该变换器把传统Boost-Sepic电路中的电感换成耦合电感一次侧,耦合电感二次侧和2个倍压单元结合变成桥式倍压单元加入传统Boost-Sepic电路中,以此实现变换器的高增益并降低开关管的电压应力。通过理论分析和实验验证表明：该变换器使得电压增益升高,降低开关管的电压应力实现开关管的零电压开通,又减轻了二极管的反向恢复问题。