收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

高功率因数DCM Boost PFC变换器的研究

姚凯  
【摘要】:DCM Boost 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,适用于中小功率场合。但在输入周期内占空比恒定时,输入电流谐波含量较大、输入功率因数(Power Factor,PF)相对较低,尤其在输入电压较高时。本文研究提高单相和三相DCM Boost PFC变换器的输入PF值及减小输出储能电容的方法。 本文详细推导了单相DCM Boost PFC变换器输入电流和PF值的表达式,分析PF值与输出电压和输入电压峰值之比的关系。根据输入电流的表达式,引出一种变占空比控制方法,可以在全输入电压范围内将PF值提高到1。通过数学推导,进一步给出一种拟合占空比的方法,以简化电路实现。与定占空比控制相比,本文所提出的方法不仅可以提高输入功率因数,而且减小了输入功率脉动,因而可以减小输出电压纹波。同时,临界电感值也可以增大,从而可以减小电感电流脉动,提高变换效率。论文完成了一台90–264VAC输入,400V/120W输出的原理样机,并进行实验验证,实验结果验证了所提出控制方法是有效的。 采用定占空比控制时,单相DCM Boost PFC变换器的输入电流中主要含有三次谐波,其初始相位与基波相差180°,不仅导致功率因数较低,且使输入功率脉动较大。但是,如果三次谐波的初始相位与基波相同,则可以减小输入功率脉动,从而减小输出电压脉动。在输出电压脉动相同的情况下,可以减小输出储能电容。本文提出在输入电流中注入适量与基波初始相位相同的三次谐波的方法,在满足IEC 61000-3-2,Class D谐波标准要求的情况下,可以将储能电容量降低为原来的37%。在满足Energy Star对功率因数不低于0.9标准的情况下,输出储能电容最多可以减小为原来的43%。为了简化实现电路,进一步提出拟合占空比的方法。按照Energy Star的要求,设计并制作了一台90–264VAC输入,400V/120W输出DCM Boost PFC变换器原理样机,将PF值控制为0.9,进行了实验验证,实验结果与理论分析一致。 针对三相单管Boost PFC变换器,本文详细推导三相输入电流和PF值的表达式。在此基础上,讨论使得各相的PF都为1的理想占空比。由于只有一个开关管,因而采用加权的方法推导出能够将三相PF值都提高至最优的占空比表达式。经过一定的数学推导,进一步提出拟合占空比方法,简化了实现电路。与定占空比控制相比,所提出的变占空比控制方法不仅可以提高PF值,减小输出电压纹波,并且可以增大临界电感值,从而降低电感电流脉动,提高变换效率。最后研制了一台220±20%/380±20%VAC输入,750V/3kW输出的原理样机,并进行了实验验证,实验结果表明所提控制方法是有效的。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 赵玉峰;崔文君;王旭;;无源无损软开关在Buck-Boost变换器中的应用[J];电力电子技术;2010年11期
2 孙强;刘宝辉;张云安;许雄伟;;基于ISL6752的倍流同步整流全桥DC/DC变换器[J];电力电子技术;2008年01期
3 龚希宾;刘星桥;;一种利用耦合输出电感的PWM全桥变换器[J];电力电子技术;2007年04期
4 王惠庆;徐明;尹斌;;带箝位辅助谐振支路的改进型变换器研究[J];电力电子技术;2006年03期
5 王伟;王立杰;张文龙;;一种用于多电平逆变器开关驱动的RCC变换器[J];微计算机信息;2008年08期
6 ;卷首语[J];电源世界;2008年10期
7 范凯;谢少军;;单相PFC变换器的电流过零畸变问题研究[J];电力电子技术;2009年04期
8 曹玲玲;陈乾宏;;变电压DBPFC与BoostPFC效率分析与对比[J];电力电子技术;2010年05期
9 刘大庆;师宇杰;;一种新的LLC倍压谐振变换器参数设计方法[J];信息工程大学学报;2010年04期
10 周猛;陈乾宏;;0.23W隔离式数字芯片供电电源的分析与实现[J];电力电子技术;2011年05期
11 黄汉生;阚玉红;;同步整流技术及其应用[J];电源世界;2004年06期
12 李志江;王峰;方资端;;采用CoolMOS和SiC二极管的高频Boost PFC变换器[J];电力电子技术;2005年06期
13 范海宁;吴斌;;一种新颖的零电压转换PFC变换器设计[J];电源世界;2005年01期
14 刘大庆;师宇杰;;主回路电流有效值最小的LLC参数优化设计[J];电源学报;2011年01期
15 刘天羽;沈任元;田玉冬;;提高开关电源效率和节能电源的研究与设计[J];上海电机学院学报;2007年02期
16 陈保艳;王志强;;不对称半桥同步整流DC/DC变换器[J];电源技术应用;2004年10期
17 周伟成;马皓;张海军;;半桥LLC谐振变换器效率优化方案的研究[J];电力电子技术;2007年09期
18 刘伟;;通信用高频开关电源技术发展[J];河北企业;2011年05期
19 周雒维,罗全明,杜雄;一种高效率的积分复位控制单相功率因数校正[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年02期
20 周雒维,罗全明,杜雄,苏向丰;高效率积分复位控制三相Boost型功率因数校正[J];中国电机工程学报;2003年01期
中国重要会议论文全文数据库 前3条
1 邓湘鄂;王明渝;安树怀;王磊;;可用于电动汽车的一种双向DC/DC变换器研究[A];重庆市电机工程学会2010年学术会议论文集[C];2010年
2 袁有臣;吕永东;童刚;;谐振软开关同步Buck变换器的数字控制系统研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会D卷[C];2011年
3 熊雅红;陈道炼;;新颖的正弦半波直流环节DC/AC逆变器[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 姚凯;高功率因数DCM Boost PFC变换器的研究[D];南京航空航天大学;2010年
2 陈海;现代集成DC-DC变换器的高效率控制技术研究[D];浙江大学;2009年
3 袁臣虎;开关电源DC/DC变换器电路参数及新拓扑研究[D];天津大学;2012年
4 周泽坤;单片大功率DC-DC变换器高性能控制方法研究[D];电子科技大学;2012年
5 任小永;高效率高功率密度通信模块电源技术的研究[D];南京航空航天大学;2008年
6 孟涛;基于全桥结构的三相单级有源功率因数校正技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 孟涛;基于全桥结构的三相单级有源功率因数校正技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 孙鹏菊;输出宽范围连续可调的变结构恒功率电源的研究[D];重庆大学;2011年
9 张晓峰;小型混合动力车中电力驱动装置的若干关键技术研究[D];浙江大学;2009年
10 孙越明;现代便携式电子设备中低压高能效关键电路的设计与研究[D];浙江大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 吴田进;光伏并网发电系统模块化网侧接口变换器研究[D];南京航空航天大学;2012年
2 朱自强;升压型变换器中的阻感负载特性研究[D];安徽大学;2010年
3 张旭东;一种反激式开关电源变换器的设计[D];电子科技大学;2012年
4 岳衡;光伏DC/DC变换器效率优化的分析[D];浙江大学;2012年
5 方堃;基于双频变换器的单相光伏发电系统研究[D];重庆大学;2010年
6 董传友;兆瓦级能量变换器电磁设计过程研究[D];哈尔滨理工大学;2010年
7 皮常明;高频率高效率Buck DC-DC变换器的研究设计[D];复旦大学;2010年
8 谷雨;双向高效率DC-DC变换器的研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 李严彦;电流型DC-DC变换器研究设计[D];西安电子科技大学;2010年
10 钱海;ClassE变换器控制特性及磁集成技术的研究[D];南京航空航天大学;2010年
中国重要报纸全文数据库 前1条
1 中兴通讯 刘小光;“能效矩阵”在可再生能源解决方案中的应用[N];通信产业报;2010年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978