单周期控制交错APFC的分析与实现.pdf

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1、变流技术《电气自动化}2010年第32卷第2期单周期控制交错APFC的分析与实现SimulationandAnalysisofOneCycleControlledInterleavedActivePFC上海交通大学电气工程系(上海200240)颜伟鹏张永鑫杨喜军Shanghai200240，China)YanWeipengZhangYongxinYangXijun摘要：单相有源功率因数校正器(APFC)在单相交流电源供电的大功率变频空调领域中应用前景良好。该文在描述单周期控制PFC原理的基础上，提出了两级交错PFC共用中间电压的单周期控制

2、策略，在理论分析单周期控制在实现均流和均载的原理基础上，进行了全面仿真分析和实验研究。结果表明这种方法具有单周期控制的优点，而且均流、均载效果较好，能够支持较大功率输出。关键词：有源功率因数校正器单周期控制交错均流均载Abstract：Theapplicationofsingle—phaseactivepowei。factorcorrection(APFC)hasgoodprospectsintheareaofhigh—powerandvariable—frequencyairconditioners，whicharesuppliedby

3、single—phaseACpower—supply．Thispaperintroducestheprincipleofolle·cyclecontrol(OCC)theory，andpresentsacontrolstrategyusingOCCintwo—levelinterleavedPFCwiththesameintermediatevoltage．Basedonthetheo—reticalanalysisofcurrent—sharingandload—sharingwithOCC，comprehensivesimulatio

4、nanalysisisperformed，andexperimentsarecariedout．TheresultsshowthatthemethodnotonlyhastheadvantageofOCC，butalsohasgoodperformancesincurrent—sharingandload—sharing，supportinghighpoweroutput．Keywords：APFCone—cyclecontrol(OCC)interleavedcurrent—sharingload—sharing[中图分类号】TP217

5、．3[文献标识码]A[文章编号】1000。3886(2010)02—0017—031引言期中电感电流、两只功率家用变频空调领域是单相有源功率因数校正(PFC)技术的一个重要应用场合。随着人们生活水平的不断提高，居住与办公面开关IGBT电积越来越大，使得单机变频空调的消耗功率越来越大，75柜机甚流波形和平至150柜机得到大量使用，由此产生了大功率设备的谐波电流抑均值不一致；u(2)两只I制问题。目前在用的功率因数校正器包括两类：三相PFC和单级单相PFC。对于后者，大都采用低效率的硅钢电感，最大单相电流BT的导通电有效值将近40A，功率器件

6、承受较强的应力，输入电流纹波较大。阻、开关速度偏差大，同样图1两级交错有源PFC的功率电路鉴于此可以采用两级交错PFC结构代替传统单级PFC结构，能够有效地提高输出功率等级。但是也产生了两级交错PFC承受电会引起上述问题和发热不均匀；(3+)▲下两只反●向U快，恢，●复二．极■管FRD的流、承担负载和传输功率不均衡问题。基于上述考虑，本文提出了导通电阻、反向恢复时间偏差大，会引起传输功率不均匀；(4)驱动电路、功率电路、散热处理不对称，也会造成问题。交错PFC共用中间电压的单周期控制策略，进行了全面的仿真分为此需要制定控制目标：(1)两只

7、IGBT的导通损耗和开关损析和实验，能够解决交错PFC均流和均载问题。耗相等；(2)电感电流波形完全一致，即两只IGBT和两只FRD电2单周期控制PFC的原理流波形完全一致；(3)两只电感损耗相等；(4)两只FRD的导通损2．1两级交错单相有源PFC耗和关断损耗相等；经过原因分析和控制目标分析，无论采取哪种两级交错结构的单相有源PFC功率电路的典型拓扑如图1控制方式，要想完全做到电流、损耗、传输功率等指标完全相同几所示，其中电感L1、二极管D1和功率开关T1构成一级PFC，电感乎是不可能的。为此可以试图采用本质上具有较强均流、均载特性L2

8、、二极管D2和功率开关T2构成了另一级PFC，二者在整流桥的控制策略。后是并联结构。2．2单级单周期控制原理的分析在实际的两级交错单相有源PFC电路中，如果采用传统的控制单周期控制原理有两种：