单周期控制无桥Boost PFC变换器研究

论文摘要

无桥Boost PFC由于省略了整流桥效率比传统Boost PFC高,但是由于其电感的特殊位置而导致比较高的EMI,特别是共模干扰。本文首先系统的回顾了无桥Boost PFC整流电路,详细分析了各种无桥Boost PFC电路的优缺点和适用场合。对传统Boost PFC电路与无桥Boost PFC电路的效率做了比较分析,由于其特殊结构使得输入电压和电感电流的检测变的困难,本文使用单周期控制(One Cycle Control,OCC)作为无桥Boost PFC电路的控制方案。第三章详细分析了双Boost PFC(DBPFC)电路参数的设计过程,同时设计了两台实验样机:300W DBPFC变换器、300W 2nd DBPFC变换器,实验验证了无桥Boost PFC的高效率。为了进一步减小损耗提高整机的效率,本文第四章分析和设计了双耦合电感2nd DBPFC变换器,通过增加两条耦合电感支路,将二极管电流转移到耦合支路上,实现二极管的自然关断,同时利用耦合电感的漏感减轻耦合支路二极管的反向恢复,大幅度提高整机的效率,并设计了一台300W双耦合电感2nd DBPFC变换器,实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过对无桥Boost PFC电路与传统Boost PFC在共模和差模方面的比较分析,得到2nd DBPFC变换器的EMI大小与传统Boost PFC变换器相当的结论,Saber仿真验证了该电路的低EMI。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 背景
• 1.2 功率因数校正技术概述
• 1.2.1 功率因数的定义
• 1.2.2 功率因数校正电路的分类
• 1.3 有源功率因数的控制策略
• 1.4 本文工作内容
• 第二章 无桥 Boost PFC 电路和单周期控制理论
• 2.1 无桥 Boost PFC 电路概述
• 2.2 无桥 Boost PFC 电路与传统 Boost PFC 电路效率简析
• 2.3 单周期控制在无桥 Boost PFC 电路中的应用
• 2.3.1 单周期控制无桥 Boost PFC 电路原理与电路实现
• 2.3.2 单周期控制 DBPFC 稳定性分析
• 2.4 本章小结
• 第三章 单周期控制 DBPFC 变换器设计和实验验证
• 3.1 主功率电路设计
• 3.1.1 开关频率的选择
• 3.1.2 输入高频电容的选取
• 3.1.3 PFC 电感设计
• 3.1.4 输出电容及功率管的选择
• 3.2 基于 IR1150S 的 DBPFC 电路控制环路分析
• 3.3 系统仿真分析
• 3.3.1 Mathcad 仿真分析
• 3.3.2 Saber 仿真分析
• 3.4 实验验证
• 3.4.1 DBPFC 电路试验结果分析
• 3.4.2 2nd DBPFC 电路实验结果分析
• 3.5 本章小结
• 第四章 双耦合电感 2nd DBPFC 变换器设计及实验结果
• 4.1 双耦合电感 2nd DBPFC 电路工作原理分析
• 4.1.1 工作模态分析
• 4.1.2 实现 ZCS 和续流二极管自然关断条件
• 4.2 系统仿真
• 4.3 主功率电路参数设计
• 4.3.1 Boost 电感的设计
• 4.3.2 功率器件的选取
• 4.4 实验验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 无桥 Boost PFC 电磁干扰的研究
• 5.1 传导干扰的概念
• 5.1.1 关于 EMI 的概述
• 5.1.2 共模干扰和差模干扰
• 5.2 差模干扰分析
• 5.2.1 差模干扰等效电路
• 5.2.2 仿真分析
• 5.3 共模干扰分析
• 5.3.1 共模干扰等效电路
• 5.3.2 仿真分析
• 5.4 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 本文主要工作
• 6.2 下一步要做的工作
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文