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单级功率因数校正技术

许化民  
【摘要】:在低功率应用中,为了减少器件和成本,单级功率因数校正(PFC)技术越来越受到人们的关注。单级PFC技术是把PFC级和DC/DC级集成在一起,共用开关管和控制电路,同时提高功率因数和对输出电压的快速调节。本文针对单级PFC技术进行分析和研究,共分六章。 第一章对无源PFC技术、有源两级PFC技术和有源单级PFC技术进行了分析和对比,指出了它们各自的优、缺点和适用范围,并得出单级PFC技术适用于小功率场合,是PFC技术在小功率应用中发展的必然趋势,同时也是目前PFC技术的研究热点。 第二章对现有的单级PFC变换器拓扑进行了分析,指出在单级PFC变换器中,为了在实现输出电压快速调节的同时使输入电流谐波含量达到IEC1000-3-2标准,必须解决的两个问题是:如何实现输入电流整形和控制储能电容电压在450V以下。本文把单级PFC拓扑分为Boost型和Buck-Boost型结构,Boost型单级PFC变换器还可分为两端模式和三端模式两种,归纳出它们的通用模型,阐述了它们之间可以相互转换以及相互转换的规律,从而在现有的单级PFC变换器拓扑上得到了一些新的拓扑结构。 第三章对三种采用变压器绕组实现负反馈的单级PFC变换器进行研究,显示出三种拓扑性能相近,并且它们之间可以进行相互转换,验证了第二章提出的转换规律。研究结果说明采用变压器绕组以负反馈的方式抑制储能电容电压有很好的效果,而且增加的器件较少,结构简单。 第四章提出一种新型单级PFC变换器,采用变压器绕组以负反馈的方式抑制储能电容电压。本章分析电路的工作状态,完成了电路设计和实验验证。并同其它单级PFC变换器进行了对比,得出新型拓扑具有结构简单、输入电流谐波含量低、储能电容电压低的特点,适合于小功率应用。 第五章研究了DCM反激式单级PFC变换器。根据“无损电阻”的概念对用于实现PFC功能的反激变换器进行了理论分析和电路参数的确定。对于采用RCD吸收电路的反激变换器进行了损耗分析,指出了漏感对变换器的效率、器件的电压额定值起到决定性的作用,影响了变换器在实际中的应用。同时对反激有源箝位电路进行了仿真和实验。反激有源箝位电路在固定占空比情况下,由于变压器的磁化能量能够双向流动,存在主管开通时磁化电感和漏感能量反馈回输入端,使输入电流畸变,降低了输入功率因数。但如果设计反激有源箝位电路工作在电流连续模式,控制占空比,使输入电流跟随输入电压,可以提高输入功率因数。 摘 要 第六章对本文的工作进行了总结。


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