探索单相两级有源功率因数校正变换器的研究

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1、南京航空航天大学硕士学位论文单相两级有源功率因数校正变换器的研究姓名：杨帆申请学位级别：硕士专业：交通信息工程及控制指导教师：周洁敏20090201南京航空航天大学硕士学位论文摘要为了减小用电设备对电网造成的谐波污染，提高用电效率，进行功率因数校正技术的研究十分必要。近年来，随着对用电设备性能指标的不断提高，这一技术成为电力电子领域研究的热点，并得到了广泛的实际应用。本文对Boost—不对称半桥拓扑的功率因数校正变换器进行了研究。首先，介绍了功率因数校正技术的由来和发展，对无源PFC技术、有源单级PFC技术和有源两级PFC技术进行了分析和比较。其次，详细研究了两级式Boost—不对称半

2、桥功率因数校正变换器的工作原理，包括Boost变换器的拓扑结构、电路波形、主要关系式与平均电流控制法；对不对称半桥在一个完整开关周期内的各个状态进行分析，描述了隔直电容电压和变压器漏感电流的变化规律，以及各状态的持续时间，得出实现开关管零电压开关的条件。基于理论分析，设计了一台510W两级式车载开关电源，该电源前级采用Boost型PFC电路，实现了功率因数校正；后级为不对称半桥型DC/DC变换器，实现了开关管的零电压开关。控制电路采用PFC/PWM复合控制芯片ML4824，缩小了电源体积。仿真结果与实验结果均证实理论分析的正确性，该两级式车载开关电源具有如下特点：输入电流畸变小，功率因

3、数较高，输出电压特性好，效率较高。关键词：两级功率因数校正，Boost变换器，不对称半桥变换器，平均电流控制，零电压开关，ML4824i单相两级有源功率因数校正变换器的研究ABSTRACTForreducingharmonicdistortionandincreasingthepowersupplynetworkefficiency,powerfactorcorrection(PFC)isnecessary.Inrecentyears,withthestricterqualityrequirementofelectricequipment,thistechniquehasbecomet

4、hefocusinthepowerelectronicsresearchfiledandhasbeenwidelyapplied.PFCtechniquebasedonBoost-AsymmetricHalfBridge(AHB)topologyisstudiedinthispaper.Firstly,originandhistoryofPFCtechniqueisintroduced.ThepassivePFCapproach,theactivesingle-stagePFCapproachandtheactivetwo-stagePFCapproacharesummarizedan

5、dcompared.Secondly,theoryoftwo-stageBoost-AHBPFCconverterisstudiedindetail.Thetopologystructure,thewaveforms,themainformulaandtheAverageCurrentControlMethod(ACCM)hasbeenstudiedinBoostconverter.InAHBconverter,eachstateofthewholeswitchingperiodhasbeenstudiedindetail.Thevoltageofblockcapacitoran,th

6、ecurrentoftheleakageinductanceofmaintransformerandthekeepingtimeofeachstatehavebeendiscussed.ThentheconditionofZeroVoltageSwitching(ZVS)isattained.A510Wtwo-stagevehicleswitchingpowersupplyisdesignedbasedonthetheoreticalanalysis.TheBoostPFCconverteradoptedinAC/DCcanimprovethePowerFactor(PF).Andth

7、eAHBconverteradoptedinDC/DCcanrealizetheZVSofthepowerswitches.ThePFC/PWMControllerComboChipML4824usedincontrolcircuitcanreducethevolumeoftheswitchingpowersupply.Exactnessofthetheoryisverifiedbyexperimentandsimulation.Thetwo-