混合式降压型pfc变流器研究

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1、万方数据浙江大学硕士学位论文—型艮一+l+EMI么∑hPFCCh隔离型UDC，DCIl，in滤波器变流器l圪。变流器——图1-1两级结构AC—DC变流器在目前阶段，BoostPFC是应用最为广泛的前级PFC变流器[6】[7】[8]，这主要是因为其设计方案成熟、实现简单，并且效果良好。但随着对前级PFC变流器的技术指标要求越来越高，BoostPFC变流器逐渐暴露出其局限性。作为前级PFC变流器，很多应用场合要求其能够适应全球范围内的输入电压(85．264Vac)。由于Boost变流器的输出电压必须高于输入电压，因此Bo

2、ostPFC前级变流器的输出母线电压要高于最高输入电压的峰值，一般选在400V至450V之间。这就带来Boost变流器作为前级PFC变流器应用的几个缺点：(1)很难应用于更高输入电压的场合，在LED照明等应用场合，输入电压可达277Vrms或480Vrms(北美工业电网)，为使前级输出电压高于最高输入电压的峰值，BoostPFC变流器的开关器件和母线输出电容均需选择高耐压器件，造成效率的降低和成本的上升；(2)低端输入电压下效率偏低，热设计受到限制，为满足全输入电压范围，BoostPFC变流器在低端输入电压时输入输出

3、电压之间的变比较大，效率偏低，通常较高端输入电压时低1％303％[9]，但正如前文所述，变流器的热设计只能按最低效率时考虑，BoostPFC变流器随输入电压的效率变化曲线不够平坦造成了其热设计受到限制，也就限制了变流器功率密度的提升；(3)母线电压高，使得后级DC．DC电路所要使用的功率器件耐压较高，不利于提高效率，降低成本，同时，较高的母线电压不利于变流器的共模干扰。由于BoostPFC变流器的上述缺点，BuckPFC作为前级变流器越来越受到重视[10]一[16]。与BoostPFC变流器的几个显著的缺点相对应，B

4、uckPFC变流器主要有以下几个优势：(1)与BoostPFC相反，低输入电压时输入输出之间变比较小，因此低输入电压时效率较高，随输入电压的效率曲线较为平坦，更利于变流器的热设计和功率密度的提升；(2)输出电压低，Buck变流器只有在输入电压高于输出电压时才能工作，因此BuckPFC变流器的输出电压最大值被限制在最低输入电压的峰值以下，这对于前后级功率器件的选取、变流器的效率和变流器的EMI表现尤其是共模干扰都有好处。但BuckPFC也存在着非常显著的缺点，由于只能在输入电压高于输出电压时工作，故其输入电流存在着固有

5、的导通死区，导致输入功率因数和输入电流谐波都很难满足相关要求。针对这个问题，目前国内外的研究主要有两类解决办法，一是改善控制方法，二是优化拓扑结构。4万方数据浙江大学硕士学位论文绪论1．2国内外研究现状改善BuckPFC电路的控制方法可以在一定程度上改善电路的输入电流谐波和功率因数。这类方法主要基于PFC电路的两种典型控制方法，恒定导通时间控制(ConstantOn—Time，COT)和峰值电流模式控制，分别属于电压模式控制和电流模式控制。这些改进型的控制方法包括基于COT的变导通时间控制(VariableOn．Ti

6、me，VOT)和改进型的峰值电流模式控制。这类方法的优点是不需要增加额外的有源和无源功率器件，可以通过参数的优化使电路满足输入电流谐波和功率因数的要求；缺点是参数设计比较复杂，适应性较差，需要在变流器的效率和输入电流谐波之间做出折中，当输入电流谐波或者输入功率因数要求较高时，就很难通过优化参数来满足要求或者只有很小的裕量。第2章中将对BuckPFC电路的主要控制方案进行详细阐述，并给出相应的实验结果。第二类优化拓扑结构的方法是通过一个辅助的升压型电路来补偿BuckPFC电路的输入电流死区，辅助电路的拓扑可以为Buck

7、-Boost、Flyback或者Boost电路[17]-[19]。其中，Buck—Boost电路或者其隔离型拓扑Flyback电路的应用较多，这主要是因为Buck．Boost或者Flyback电路与BuckPFC主电路更容易结合，需要额外增加的功率器件相比于其他拓扑较少。一般地，通过增加辅助开关管和辅助二极管，使输入电压瞬时值低于输出电压时辅助电路工作，这样输入电流就不再存在死区，输入功率因数和输入电流谐波能够很容易满足标准。因此第二类方法更适合于对输入电流谐波和功率因数有较高要求的应用场合，例如需要满足IEC610

8、00．3．2ClassC标准的照明用电源产品。但目前国内外针对这种混合型PFC变流器的研究一般都只针对某一种混合式拓扑，并没有对这一类拓扑作出完整的分类和综述，也没有优选的方案，如文献[17]提出了一种BuckPFC和Buck．Boost构成的混合式PFC变流器，文献[18]提出了一种BuckPFC和Flyback构成的混合式PFC变流器。因此