一种新型交错并联boostpfc技术的分析

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1、1绪论出电压都能限定在380V~400V之间。第二级DC/DC变换器接在PFC级之后，一方面可以实现输入输出的隔离，另一方面可以通过独立的控制回路实现对输出电压的快速精确调节。Boost电路可工作在DCM、CCM或CRM模式，当工作在DCM模式时，开关应力和电流峰值均较大，通态损耗高，而且电感电流的脉动量大，需要较大的滤波参数，同时电流中断期间容易引起震荡；工作在CCM模式时，可以克服上述缺点，但是要受到二极管反向恢复电流的影响。因此开关管的开关损耗和二极管的反向恢复损耗较大；CRM介于DCM和

2、CCM之间，没有了二极管反向恢复所带来的问题，但是通态损耗依然是很高，而且开关频率变化范围很宽，不利于EMI滤波器的优化设计。因此，应用中要根据不同的功率范围选择合适的工作模式。自然跟踪法又可以分为电压跟踪和电流跟踪两大类，前者是在电流为DCM的情况下，使电流峰值自然跟踪电网电压，其校正效果与输入输出电压有明显的关系，即输出电压越低，输入电流的畸变越严重；后者是通过带有复位开关的积分环节来对开关管的占空比进行“前沿调制”（代表IC英飞凌2003年推出的ICE1PCS01）或“后沿调制”（代表IC

3、为国际整流器公司2005年推出的IR1150S），来达到输入电感的电流平均值跟踪输入电压。这种方法被称为单周期控制（OneCycleControl）。因为这种方法很好的解决了乘法器中必须对输入电压进行采样和使用复杂的模拟乘法器造成的电路复杂、设计步骤繁琐、所需原件多、成本高的缺点。所以，两级PFC电路输入电流总谐波畸变率THD低、输入功率因数高、PFC级输出电压恒定、输入电压范围宽。但是电路较复杂、成本较高、体积较大，所以两级PFC方案适合于较大功率要求较高的场合。（2）单级功率因数校正技术：为

4、了提高功率密度，减低电路的复杂程度和成本，1990年，美国科罗拉多州大学Erickson教授等将前置Boost电路和后级Flyback变换器或者是Forward变换器的MOSFET共用，提出了所谓的单级功率因数校正变换器。单级PFC变换器的PFC级和DC/DC级共用一个开关管，只有一套控制电路，同时实现输入电流的整形和输出电压的调节。典型的单级PFC变换拓扑结构如图1.5所示。图1.5典型单级PFC变换拓扑5西安科技大学硕士学位论文因为控制环路只对DC/DC级进行调节，在中间储能电容比较大的情况

5、下，储能电容电压基本恒定，所以DC/DC控制器就会产生一个具有恒占空比的开关信号，来控制开关S的关断和导通。此时，假若输入PFC的电感LB工作在DCM模式下，根据DCM模式Boost变换器恒占空比控制时输入电流自动跟随输入电压的特性，输入电流应该为和输入电压同频同相的正弦波，因此就同时达到了功率因数校正和输出电压的快速调节的目的。由于中间储能电容电压为不可控，因此校正效果不如两级有源功率因数校正效[6]果好，但要比无源方案要好很多，且能满足谐波标准的要求。为了提高变换器的效率，DC/DC部分一般

6、工作在CCM模式下，因此会造成在高输入电压和轻载时，由于输入能量和输出能量的瞬间不平衡而导致储能电容CB上的电压应力过高。这个缺点是致命的，因为高的母线电压VB需要有高耐压大容量储能电容和开关管，这会大幅增加变换器的成本，因此需要减少开关管和简化控制回路。根据以上三种功率因数校正方案的分析，对它们的性能、成本等特点对比如下：表1.2三种功率因数矫正方案的对比性能方案无源PFC两级有源PFC单级有源PFC功率因数（PF）低高稍低效率高稍低稍低器件应力小中大电路复杂度简单复杂简单成本低高稍低体积重量

7、大中小1.3功率因数校正技术的发展方向近年来，功率因数校正技术的研究热点主要集中在以下几个方面：1、新的拓扑结构的研究。主要集中在单级功率因数校正拓扑结构上的改进，如倍压PFC电路、电压源电流源单级PFC电路的研究、交错并联PFC技术，都是为功率因数和总谐波失真度满足标准的前提下，进一步减小器件的电压电流应力、提高电路的可靠性和降低成本。2、新的控制方法的提出和应用。主要集中在两级功率因数校正方面，如模糊控制、单周期控制等，主要目的是为了简化控制环路的设计和电路的复杂度从而进一步降低成本。另外，

8、在单级PFC方面也有一些研究，如频率调制控制的应用。3、把DC/DC变换器中的新技术应用到PFC电路中。如软开关技术、谐振技术、磁[10]放大器技术等，这些都在一定程度上提高了电路的可靠性和能量变换的效率。总之，成本低、结构简单、效率高是研究人员的追求目标。61绪论1.4论文的主要工作本课题设计、调试了一台单相两级PFC变换器，根据设计指标要求主要做了以下工作：（1）第1章绪论中，在阅读文献资料的基础上，论述了功率因数校正技术产生的背景及意义；对比了各种功率因数校正技术性能的优劣，给出了传统功率