具有宽负载范围的新型Boost功率因数校正器

针对不连续导电模式(DCM)和连续导电模式(CCM)Boost PFC变换器存在负载范围受限的问题,提出了一种工作在伪连续导电模式(PCCM)的新型Boost功率因数校正变换器。分析了PCCM Boost变换器的工作过程,建立了PCCM Boost PFC变换器的大信号模型,在此基础上设计了数字谷值电流控制策略和电压环PI调节器。该变换器可在较宽的负载范围内实现高功率因数。通过一台输出功率范围为70～400W的实验样机,对PCCM Boost PFC变换器和CCM Boost PFC变换器的性能进行了对比和验证。     

DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器

为了实现功率因数校正(PFC)功能,单级Boost-Flyback变换器的前级Boost变换器通常工作在断续导电模式(DCM),为了实现高效率,通过控制使后级Flyback变换器工作在临界连续导电模式(CRM)。详细分析了变换器的工作原理和功率因数、中间储能电容电压、开关频率等相关工作特性,并搭建了60 W的实验样机,验证了此变换器能够仅使用1个开关管和1个峰值电流模控制器,同时实现PFC功能和恒定输出电压,且相比DCM-DCM,DCM-CRM Boost-Flyback单级PFC变换器在保持相同功率因数的前提下,提高了变换器的效率。     

三态伪连续导电模式二次型Boost变换器研究

当二次型Boost变换器的两个电感均工作于连续导电模式时,其控制-输出传递函数含有三个右半平面零点和两个谐振峰值点,增加了其控制环路补偿器的设计难度。本文提出了三态伪连续导电模式二次型Boost变换器,其输入电感L1工作于连续导电模式,中间电感L2工作于伪连续导电模式,从而获得一个额外的控制自由度,并实现两个控制环路的相互独立控制,既降低了控制环路补偿器的设计难度,又提高了变换器对负载变化的动态响应速度。最后,通过实验验证了理论分析的正确性。     

三态Boost PFC变换器的高功率因数和轻载效率提升方法研究EI北大核心CSCD

工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制自由度的特点,从变换器的输入电流表达式出发,提出一种三态Boost PFC变换器的变占空比正弦参考电流控制方法,采用变占空比控制变换器的主开关管,正弦参考电流控制续流开关管,并对变换器参数和控制环路进行设计。相比于传统解耦控制的,变占空比正弦参考电流控制的三态Boost PFC变换器具有更高的功率因数,同时也具有快速动态响应与宽负载范围的优点。在此基础上,针对三态Boost PFC变换器轻载效率低的问题,提出混合模式控制方法提升其轻载效率。最后,通过一台400W的实验样机验证理论分析。     

固定导通时间半滞环脉冲序列控制Boost变换器研究

针对工作于电感电流连续导电模式的脉冲序列控制开关变换器存在的低频振荡问题,提出了开关变换器的固定导通时间半滞环脉冲序列控制技术,分析了固定导通时间半滞环脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器的工作原理及其控制规律。研究结果表明,半滞环脉冲序列控制消除了脉冲序列控制连续导电模式Boost变换器存在的低频振荡现象。     

具有宽负载范围和低电压应力的三态反激PFC变换器

提出一种具有宽负载范围和低电压应力的三态反激功率因数校正(PFC)变换器拓扑。通过续流功率开关管和二极管,使该变换器工作于伪连续导电模式(PCCM),拓宽了传统不连续导电模式(DCM)反激PFC变换器的带载能力,并有效地降低了传统DCM反激PFC变换器中功率开关管所承受的电压应力。通过对电路工作模态及其稳态特性的分析可知,该变换器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、负载范围宽等优点。最后,通过实验结果验证了该变换器的优越性。     

二次型Boost PFC变换器低输出电压纹波分析

工作于电感电流断续导电模式(DCM)的传统Boost功率因数校正(PFC)变换器的输出电压含有二倍工频纹波。当二次型Boost PFC变换器的两个电感均工作于DCM(简称为DCM-DCM Boost PFC变换器)时,其输出电压含有的二倍工频纹波大大减小。详细分析了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的工作原理,推导了其输出电压纹波及功率因数值表达式,验证了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的高功率因数和低输出电压纹波特性。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。     

低输出电压纹波三态PCCM CUK PFC变换器

提出了一种具有低输出电压纹波的三态伪连续导电模式(PCCM)CUK功率因数校正(PFC)变换器及其控制策略。在CUK变换器的中间储能电容(过渡电容)上串联一个开关管,使得中间储能电容电压在一个开关周期内存在3个工作状态,进而获得低输出电压纹波和快速的负载动态响应速度。分析了三态PCCM CUK PFC变换器的工作原理,仿真验证了理论分析结果,同时通过一个200 W的实验电路验证了结论的正确性。结果表明三态PCCM CUK PFC变换器具有输入功率因数高、输出电压纹波小和动态响应速度快的优点。     

一种双极性增益Boost变换器研究

研究了一种双极性增益Boost变换器,它不仅具有传统Boost变换器的升压特性,而且具有双极性增益特性,即对于正、负输入电压,均能得到正极性的直流输出电压.因此,该双极性增益Boost变换器可直接用于功率因数校正变换器.本文分析了该双极性增益Boost变换器工作于电感电流连续模式(Continuous Current Mode,CCM)时的工作模态,分析了正、负输入电压情况下,该双极性增益Boost变换器的直流稳态特性,分析结果表明该双极性增益Boost变换器具有与传统Boost变换器相同的升压特性.最后,通过实验验证了理论分析的正确性.     

电流控制交错Boost变换器精确建模与设计

交错Boost变换器是中大功率开关电源前级功率因数校正装置的核心电路,其建模的准确度对开关电源的设计至关重要.为了缩小模型与实际电路间的偏差,更好地服务工程设计与应用,提出了一种峰值电流控制的非理想交错Boost变换器设计方案.在连续导电模式工况下,建立了系统功率级与控制级精确的小信号模型,获得了系统完整的交流小信号模型.基于该模型,分析了非理想因素对系统特性的影响,设计了电压控制器补偿网络,理论分析表明该模型较之传统理想模型更为精确,实验结果证实该方案能准确实现交错控制,具有动态响应快、输出电压波动小等优点.     

基于固定关断时间控制的Boost PFC电路研究

在详细分析固定关断时间(Fixed-off Time,简称FOT)控制原理的基础上,提出了将FOT用于Boost PFC时的方法.仿真验证了该方法的可行性,并利用DSP作为控制核心设计了一个Boost PFC电路.仿真和实验结果表明,该方法能有效减小输入电流谐波,提高功率因数.     

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.     

变占空比控制二次型Boost功率因数校正变换器

与传统电流断续模式(DCM)Boost功率因数校正(PFC)变换器相比,定占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波明显减小,然而,其功率因数(PF)低于传统DCM Boost PFC变换器,并随输入电压的增大而下降。针对此问题,提出了变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器,研究了其PF和输出电压纹波的表达式,通过占空比的拟合,给出了相应的控制电路。在90~220V输入电压范围内,变占空比控制二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的PF均接近于1,且具有较小的输入电感电流纹波和较低的输出电压纹波,实现了高功率因数与低输出电压纹波特性。实验结果验证了理论分析的正确性。     

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。     

单相PFC变换器功率因数的数字分析方法

以临界导通模式(BCM)Boost PFC变换器为研究对象,分析了输入电流的过零畸变现象,并得到了输入电流时域模型以及该模型下功率因数的数字分析方法。制作了一台200W的PFC样机。实验结果显示,基于此数字化功率因数分析方法计算出来的结果和利用功率分析仪测出来的功率因数的相对误差在1%以内。     

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.     

基于单周期控制的双频Boost功率因数校正变换器

在传统高频Boost PFC变换器的基础上叠加低频单元,提出了一种基于单周期控制技术的双频Boost PFC变换器。在提高系统性能的同时,提高变换器的效率,适用于大功率场合的应用;控制方式采用单周期控制,简化了控制电路。试验结果表明：该变换器具有较高的功率因数和转换效率,验证了理论分析的正确性。     

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。