一种新型交错并联BoostPFC技术的研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展,改善网侧电流波形,提高装置的功率因数,使AC/DC电源在满足谐波标准的同时还能够实现低成本、高性能,日益受到国内外学者的密切关注。本文着重研究PFC的并联技术。分析了Boost PFC变换器的工作原理,建立了基于平均电流控制的Boost PFC实验模块。论文首先简要介绍了本课题的研究背景和功率因数校正技术的发展现状,指出了课题的研究意义和研究内容。本文对无源PFC技术、有源两级PFC技术和有源单级PFC技术进行了分析和对比,指出它们各自的优、缺点和适用范围。并在此基础上,提出一种新型耦合电感交错并联功率因数校正电路拓扑,该电路采用交错并联技术,降低变换器的开关频率,减小电流纹波及功率器件应力。主电路拓扑选用一种耦合电感交错并联Boost变换器,使电路结合了工作于连续模式CCM(Continuous Current Mode)和断续模式DCM(Discontinuous Current Mode)的优点,实现了二极管零反向恢复损耗和开关管的零电流开通,并且在两路占空比失衡时仍能自动实现良好的均流,从而提高了效率,降低了成本。控制方案以平均电流控制为核心,通过分频来实现交错控制。本文对主要参数的分析和设计进行了详细的介绍,并进行了实验研究,给出了实验结果。实验结果表明该系统性能良好,能够在既定的频率下实现较好地功率因数校正效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 功率因数校正的定义及谐波抑制
• 1.1.1 功率因数的定义
• 1.1.2 不良功率因数的成因
• 1.1.3 谐波抑制与无功功率补偿的关系
• 1.2 功率因数校正技术
• 1.2.1 无源PFC 技术
• 1.2.2 有源功率因数校正（APFC）
• 1.3 功率因数校正技术的发展方向
• 1.4 论文的主要工作
• 1.5 本章小结
• 2 PFC 变换器
• 2.1 PFC 变换器主电路拓扑结构的选择
• 2.1.1 基于Buck 电路的PFC 变换器
• 2.1.2 基于Buck-Boost 电路的PFC 变换器
• 2.1.3 基于Boost 电路的PFC 变换器
• 2.2 交错并联Boost PFC 电路
• 2.2.1 整流电路理想状态分析
• 2.2.2 交错并联 Boost PFC 电路的特性分析
• 2.3 本章小结
• 3 耦合电感交错并联Boost PFC 变换器的工作原理
• 3.1 耦合电感交错并联Boost PFC 工作原理
• 3.2 电路的稳态特性分析
• 3.3 Boost PFC 变换器的控制方法和主流PFC 控制芯片的介绍
• 3.3.1 Boost PFC 变换器的控制方法
• 3.3.2 主流PFC 控制芯片和UC3854A/B 的介绍
• 3.3.3 系统控制策略
• 3.4 本章小结
• 4 系统参数设计
• 4.1 主电路参数设计
• 4.1.1 开关频率的选择
• 4.1.2 耦合电感值的计算
• 4.1.3 PFC 电感的设计
• 4.1.4 输出电容的计算
• 4.1.5 功率器件的选择
• 4.1.6 EMI 滤波器的选择
• 4.2 控制电路及驱动电路的设计
• 4.2.1 控制电路参数设计
• 4.2.2 分频电路的设计
• 4.2.3 驱动电路的设计
• 4.3 本章小结
• 5 耦合电感交错并联PFC 电路实验结果
• 5.1 单相Boost PFC 变换器实验
• 5.2 交错并联Boost PFC 变换器实验
• 5.3 本章小结
• 6 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录