单级反激式软开关PFC变换器的研究

论文摘要

为了减少对交流电网的谐波污染,在开关电源中加入功率因数校正(PFC)技术以使其输入电流谐波满足电能质量和电磁兼容(EMC)的要求。在满足谐波标准的同时,为了降低开关电源的开关管损耗,对软开关技术的要求也越来越重要。因此,功率因数校正(PFC)技术和软开关技术是当前电力电子领域中两个重要的研究课题。本文研究了一种具有功率因数校正和软开关技术的高效率开关恒流源。该开关恒流源主要分为两个基本单元,前一单元为Boost型单级PFC变换器,后一单元为反激式软开关变换器。将二者结合起来,构成单级反激式软开关PFC变换器。论文首先介绍了功率因数校正技术的国内外发展和软开关技术的发展。详细分析了单级反激式软开关PFC变换器的工作原理和稳态工作波形。论述了实现软开关的条件、谐振参数的选择以及控制电路的设计。然后,设计了一台单级反激式软开关PFC变换器的实验样机,并给出整个样机中主要元器件的设计方法。最后,借助仿真软件Saber对电路的主要部分进行了仿真研究,测试了样机的实验波形,同时也测试了样机的输入调整率、负载调整率、样机的效率和输入电压和输入电流的谐波含量等性能指标,通过仿真和实验结果,验证了理论分析的正确性。表明了样机的性能指标符合设计要求。从而得到一款新型、实用和可靠的开关恒电源。论文最后,对本课题所做的工作进行了总结,并对以后的工作提出了几点建议。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.1.1 课题研究背景
• 1.1.2 课题研究意义
• 1.2 功率因数校正技术（PFC）的发展
• 1.2.1 无源功率因数校正技术
• 1.2.2 有源功率因数校正技术
• 1.2.3 功率因数校正电路的性能比较
• 1.3 软开关功率变换技术
• 1.3.1 硬开关技术与开关损耗
• 1.3.2 软开关技术的提出
• 1.3.3 软开关技术的发展
• 1.4 本文研究的内容和结构
• 第二章 单级反激式软开关PFC 变换器
• 2.1 主电路的工作原理
• 2.1.1 反激式软开关变换器稳态时工作原理
• 2.1.2 Boost 型单级PFC 变换器稳态时工作原理
• 2.1.3 单级反激式软开关PFC 变换器稳态时工作原理
• 2.2 Boost 型单级PFC 变换器的拓扑结构分析
• 2.2.1 三端模式结构分析
• 2.2.2 两端模式结构分析
• 2.3 小结
• 第三章 软开关技术的研究
• 3.1 零电压准谐振的分析
• 3.2 零电压开关的条件
• 3.3 PWM 控制芯片简介
• 3.3.1 TL494 芯片的简介
• 3.3.2 TL494 各个引脚功能
• 3.3.3 TL494 产生PWM 波的基本原理
• 3.4 控制和驱动框图
• 3.5 反馈隔离技术
• 3.6 变换器的实现电路图
• 3.7 本章小结
• 第四章 单级反激式软开关PFC 的样机设计
• 4.1 样机设计的主要性能指标
• 4.2 样机主电路参数设计与选择
• 4.3 样机PWM 控制电路参数设计
• 4.4 变换器的总体结构
• 4.5 本章小结
• 第五章 仿真与实验结果
• 5.1 仿真结果
• 5.1.1 输入电压和输入电流的仿真波形
• 5.1.2 主电路拓扑结构稳态工作时的仿真波形
• 5.1.3 输出电流的仿真波形
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 额定工况下的测试波形
• 5.2.2 样机交流输入调整率测试
• 5.2.3 样机直流输出负载调整率测试
• 5.3 整机的效率与功率因数测试
• 5.4 输入电压和输入电流谐波分析
• 5.5 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 参考文献
• 附录 PQ 型磁芯参数
• 攻读学位期间主要的研究成果
• 致谢