有源箝位正激式单级PFC变换器的研究

论文摘要

单级功率因数校正(PFC)技术把PFC变换器和DC/DC变换器结合在一起,共用一个开关管和一套控制电路,能够实现输入电流的整形和输出电压的快速调节。具有结构简单、成本低等优点,适合多种场合的应用。为了节约成本,在低功率应用领域中,PFC技术越来越受到了人们的关注。本文研究有源箝位正激式单级PFC变换器。首先对无源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,指出了它们各自的优、缺点和适用范围,其次,分析了有源箝位正激式单级PFC变换器拓扑结构各个工作模态的工作过程,同时提出该变换器的控制原理及控制方法。再次,借助Saber软件对系统的若干关键部分进行了仿真分析。通过对主电路拓扑结构进行稳态工作时的仿真,控制电路的仿真,以及延时与驱动电路的仿真,分析其工作过程和工作波形,验证了理论分析的正确性与可行性。然后,设计了一台试验样机,分别从主电路,控制电路,延时与驱动电路等部分进行设计,给出各部分主要元件参数设计的计算方法以及主要元件的具体选型;同时给出变换器设计主要部分的电路原理图。最后,对变换器PWM驱动波形,主开关管DS、GS波形,变压器次边波形,输入电压与输入电流波形,输出电压波形等进行实验测试。通过实测波形,验证了理论分析及仿真分析的正确性。随后分别测试了样机的功率因数、效率、输入调整率、负载调整率等性能指标,并对谐波进行了分析,测试结果表明了样机的性能指标符合设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 课题的研究背景与意义
• 1.1.1 课题的研究背景
• 1.1.2 课题的研究意义
• 1.2 功率因数校正（PFC）技术的发展概况
• 1.3 功率因数校正（PFC）技术的分类
• 1.3.1 两级功率因数校正电路
• 1.3.2 单级功率因数校正电路
• 1.3.3 功率因数校正电路的性能比较
• 1.4 本文研究的内容及其结构
• 第二章 有源箝位正激式单级PFC 变换器的工作原理
• 2.1 主电路拓扑结构的选择
• 2.1.1 有源箝位正激变换器的工作原理
• 2.1.2 Boost 型PFC 变换器工作原理
• 2.1.3 有源箝位正激式单级PFC 变换器拓扑结构的工作原理
• 2.2 PWM 控制芯片简介
• 2.2.1 UC3843 的各个引脚功能
• 2.2.2 UC3843 产生PWM 波的基本原理
• 2.3 闭环反馈控制电路原理分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 有源箝位正激式单级PFC 变换器的仿真分析
• 3.1 仿真软件介绍
• 3.2 主电路拓扑结构稳态工作时的仿真分析
• 3.3 控制电路的仿真分析
• 3.4 延时与驱动电路的仿真分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 有源箝位正激式单级PFC 变换器的样机设计
• 4.1 变换器性能指标
• 4.2 主电路参数设计
• 4.3 谐振电路参数设计
• 4.4 控制电路参数设计
• 4.5 延时与驱动电路参数设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 实验结果与分析
• 5.1 实验平台实物图
• 5.2 额定条件下特性测试
• 5.3 效率与功率因数测试
• 5.4 输入调整率测试
• 5.5 负载调整率测试
• 5.6 谐波分析
• 5.7 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录 PQ 型磁芯的基本数据
• 攻读学位期间主要的研究成果
• 致谢