新型单周期功率因数校正器的建模与仿真

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1、摘耍摘要随着半导体材料的发展，高功率白光LED成为许多领域照明的首选器件，是新世纪“绿色照明”的主力军。LED需要低电压、大电流进行供电。而且随着LED灯具功率的提升，直接交流电输入正成为LED驱动的必要要求。因此本课题针对该需求，期望设计出直接交流电输入、具备功率因数校正功能及恒流输出的开关变换器为高功率照明用LED供电。该变换器也适合于中小功率的大电流驱动场合，例如微处理器的供电。根据这样的设计思路，本文主要完成了以下工作：1．通过大量阅读文献和方案对比，确定了课题的技术实现方案。采用单周期控制技术令对偶B

2、oost变换器工作在电容电压连续模式。对偶Boost变换器与传统Boost电路结构对偶，与带输入滤波器的Buck变换器具有相同的电路结构，能实现“升流”功能。电容电压连续模式保证变换器输入电压、电流均连续变化，避免了Buck变换器输入电流断续的缺点。单周期控制避免使用乘法器等昂贵元件即可实现给定的快速跟踪和功率因数校正。2．使用三段频率法建立了变换器控制系统的完整模型。整个系统由工作在开关频率的电压前馈环和工作在2倍线频率的电流反馈环组成。电压前馈环使得输入电压总是跟踪输入电流，从而实现功率凼数校正。电流反馈环

3、确保输出电流稳定。建立了前馈控制一输出、反馈控$0-输出、输入扰动一输出、负载扰动—输出的传递函数，在这一过程中通过分析得到了保证系统稳定性的参数必要条件。3．利用MATLAB和SaberDesigner分别进行了系统的频域和时域仿真。参数整定后，利用hIATLAB分析了电流外环的开环频率特性，并针对其频率特性设计了误差放大器(补偿环节)。利用SaberDesigner提供的多种分析功能，完成了课题提出的变换器的时域功能验证。通过仿真验证最终得到结论：课题所提出的变换器输出恒流满足设计要求、启动过程平滑、开关管

4、承受压力小、输入电流与输入电压相位同步，但输入电流畸变较严重、功率级使用电感更大。关键词：功率因数校正对偶理论单周期控制恒流源ABSTRACTWiththedevelopmentofsemiconductormaterials，highpowerLED(LightEmmitingDiode)becomesthefirstchoiceformanylightingapplications，andisthemainforceofNewCentury’sGreenLightingproject．LEDsrequire

5、lowvoltage，higlIcurrentdrivers．Andalongwitllincreasingofdrivingpower,addingdirectalternativecurrentinputtoLEDdriversbecomesurgent．ThusanovelpowerfactorcorrectorwithdirectAClinevoltageinputandconstantcurrentoutputisproposedinthisthesis．Accordingtoabovedesigng

6、oals，authur’smainworkliesin：I．Byreadingagreatquantityofin·artarticlesandcomparingexistingsolutions，abettersolutioncomesout：One·CyclecontrolledDualboostconverterworkinginContinuousCapacitorVoltageMode(CCVM)．DualBoosthasthesametopologyastraditionalbuckconverte

7、rwithinputfilter,whichcould“Boost”thecurrent．CCVMguaranteesthecontinuousinputvoltageandcurrent，whichavoidthe“discontinuousinputcurrent'’drawbackofbuckconverter．One—Cyclecontrolneedsnomultipliertoaccomplishpowerfactorcorrectionandfastoutputregulation．2．Tomode

8、ltheconvertersystemwithThree·BandwidthAnalysis．thewholesystemisconsistedofswitchingfrequencyvoltagefcedfawordloopandlinefrequencycurrentfeedbackloop．Theformermakesinputvoltagetrackinputcurrent,t