低纹波单相有源功率因数校正变换器的研究

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1、重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着电力电子技术的不断发展，功率半导体器件和开关变换技术突飞猛进，功率因数校正（PowerFactorCorrection,PFC）已经成为了一个重要的研究方向。Boost变换器具有输入电流畸变小、效率高等优点，因此通常被用在两级PFC的前级以实现较高的功率因数。工作在电流断续模式下的BoostPFC电路，具有输出续流二极管不产生反向恢复损耗，输入电流自动跟随正弦输入电压，控制电路简单等优点，但是断续模式下由于变换器的输入电流纹波较大，开关器件通态损耗高，一般应用于小功率的电路

2、中。本文提出了一种低纹波Boost功率因数校正电路，工作在电流断续模式（DCM）下，不存在二极管的反向恢复损耗，在电路拓扑中加入独立电感和电容组成的低纹波结构，使变换器的输入电流纹波降低至非常小，纹波系数只有百分之几甚至千分之几，并且输出电流的峰值减小，降低了输出端的电磁干扰，从而抑制电流纹波对电源或负载产生的电磁干扰，消除EMI滤波器并获得单位功率因数。并且低纹波结构可以用于交错并联的BoostPFC电路，使PFC变换器的功率容量变大，扩大其应用范围。论文主要由以下几部分组成：（1）论文首先介绍了本课题的研

3、究背景和功率因数校正技术的发展状况，分析了传统单相BoostPFC的工作原理，对两级和单级功率因数校正技术进行了详细的分析比较；介绍了PFC电路的几种拓扑结构；阐述了几种常用的控制方法；指出了课题的研究意义和研究内容。（2）提出了低纹波BoostPFC拓扑，分析了低纹波BoostPFC变换器在电流断续模式下的工作原理和稳态工作过程，推导了变换器的功率因数以及临界工作条件，开关占空比等，并且进一步将低纹波结构应用在交错并联PFC变换器中，对其工作过程进行理论分析。（3）对低纹波BoostPFC变换器的主电路和控

4、制电路建立小信号模型，并用仿真软件对系统进行仿真，验证理论分析的正确性。（4）推导主电路和控制电路的主要参数，对电路进行了硬件设计，最后对系统进行了小功率电路的实验验证，实验结果证明了理论分析及仿真结果的正确性。关键词：功率因数校正，电流断续模式，低纹波，交错并联I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTWiththedevelopmentofthepowerelectrictechnology,PFC（PowerFactorCorrection）hasbecomeoneofthemostimportan

5、tresearchaspectsinpowerelectronicsfield.Boostconverterisusuallyappliedasthepre-regulatorofthetwo-stagePFCconvertertogetaunitpowerfactor,becauseofitsadvantagessuchassmallerinputcurrentdistortion,highefficiency.BoostPFCoperatinginDiscontinuousConductionMode(D

6、CM)hassomeadvantages.Firstly,inputcurrentofthisconverternaturallyfollowsthesinusoidallinevoltage,thecurrentcontrolcanberemovedandthewholecontrolloopissimplified,Moreover,ZeroCurrentSwitchisanotheradvantageforDCMBoostPFC,itreducespowerlossinthepowerswitchesa

7、ndthesnubbercircuitwhichsuppressesreverserecoverycurrentoftheoutputrectifierisnotrequired.AlthoughDCMBoostPFChasmanyadvantages,itisgenerallyusedinlow-powerapplication.Themainreasonislargerippleofinputcurrentmakesswitchingdeviceslosshigh.Tosolvethisproblem,t

8、hispaperpresentsalow-rippleBoostPFCwhichoperatesindiscontinuouscurrentmode.Therefore,thereisnoreverserecoverycurrentoftheoutputrectifier.Anindependentinductorandacapacitorareappliedinthetopologysotheci