基于不对称半桥的隔离式单级PFC变换器研究

论文摘要

随着电力电子技术的发展,在中小功率变换器中,单级功率因数校正技术比两级功率因数校正技术具有更高的性价比,日益成为电力电子领域中研究的热点。同样软开关技术使得开关电源损耗减小,提高了功率变换器的效率,减小了器件的体积,实现了电源的小型化和模块化。本文研究的重点就是不对称半桥变换器实现单级功率因数校正和两开关的软开关,本文主要做了以下工作:首先,对单级功率因数校正技术的发展状况作了介绍,分析存在的问题,通过大量的文献和资料,对比分析了几种软开关在单级PFC电路中的优缺点。其次,对不对称半桥电路拓扑进行研究,构造前级具有单级PFC功能的不对称半桥变换器,给出了各个工作模态下的状态方程。探讨了输入电感的DCM的临界条件,分析了零电压开关实现过程以及ZVS实现条件。根据电路ZVS条件,设计控制电路。经过比较之后,选择了符合我们要求的控制芯片。再次,根据单级PFC不对称半桥电路的工作特点,选择合适的控制电路,应用Pspice仿真软件对系统进行了的仿真研究和主要参数的选定,取得了预期的效果,初步确定了所提出拓扑电路的合理性。最后,完成了实验平台的搭建,在理论设计的基础上设计实验参数,进行了调试。试验结果表明,所提出的拓扑结构的理论是完全正确的,并且达到了预期的效果,体现了拓扑结构的优越性,验证了该拓扑结构的可行性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 谐波的产生和危害
• 1.3 IEC 电气谐波标准
• 1.4 功率因数校正技术的发展
• 1.4.1 功率因数的含义
• 1.4.2 功率因数校正的发展现状
• 1.5 本文的主要研究内容
• 第2章 单级功率因数校正和不对称半桥软开关的研究
• 2.1 引言
• 2.2 单级PFC 和两级PFC 的特点和区别
• 2.2.1 两级PFC 技术工作原理及特点
• 2.2.2 单级PFC 技术工作原理及特点
• 2.3 单级隔离式PFC 变换器分类
• 2.4 PFC 变换器的典型控制策略
• 2.5 软开关技术在单级PFC 中的应用
• 2.5.1 在PFC 变换器中准谐振软开关的应用
• 2.5.2 有源软开关技术在PFC 变换器中的应用
• 2.6 本章小结
• 第3章 基于不对称半桥的隔离式单级PFC 变换器工作原理分析
• 3.1 引言
• 3.2 不对称半桥变换器
• 3.2.1 不对称半桥工作过程分析
• 3.2.2 不对称半桥ZVS 的实现条件
• 3.2.3 死区时间选择
• 3.2.4 占空比丢失分析
• 3.2.5 实现ZVS 的两种方式
• 3.3 不对称半桥单级PFC 的提出
• 3.4 主电路工作过程分析
• 3.5 主电路参数设计
• 3.6 本章小结
• 第4章 系统仿真设计与分析
• 4.1 引言
• 4.2 仿真参数的选择
• 4.3 控制电路的设计
• 4.3.1 基于SG3525 的移相控制器设计
• 4.3.2 脉冲逻辑变换器UC3715AN
• 4.3.3 驱动电路设计
• 4.4 滤波电路的设计
• 4.5 闭环仿真及仿真结果分析
• 4.5.1 开关管ZVS 方式的实现
• 4.5.2 功率因数校正的实现
• 4.5.3 不对称半桥占空比丢失问题
• 4.6 本章小结
• 第5章 硬件电路设计与实验结果分析
• 5.1 引言
• 5.2 硬件电路的设计
• 5.2.1 硬件电路设计指标
• 5.2.2 主电路器件的选择
• 5.2.3 变压器的设计
• 5.2.4 电感的制作
• 5.3 实验结果分析
• 5.3.1 两开关管驱动脉冲实现
• 5.3.2 软开关的实现过程
• 5.3.3 功率因数校正的实现
• 5.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介