论文部分内容阅读
在交流(AC)/直流(DC)变换领域,为了减小对电网的谐波污染并满足相关的谐波标准,必须采用功率因数校正(power factor correction,PFC)技术。PFC变换器可以采用多种拓扑结构与控制技术,其中,电感电流断续模式(discontinuous conduction mode,DCM)BoostPFC变换器因具有开关管对地驱动、控制相对简单、开关管零电流开通和二极管无反向恢复等优点,非常适合应用于低功率场合。
在传统的定占空比(constant duty cycle, CDC)控制下,输入电流存在畸变,主要含有与基波相位相反的三次谐波,输入电压越高,畸变程度和谐波含量越大。此外,在半个工频周期中的各个电角度处,每个开关周期内的输入与输出之间的功率传输呈现较大差异,导致电感等功率器件的电流峰值和有效值较大,不仅造成器件的电流应力提高,还增大了损耗进而影响变换效率。
经过分析,本文发现,在输入电流中引入适当的三次和五次谐波并将占空比作相应的改变,不仅能够减小上述半个工频周期中的功率传输差异,更为临界电感的提升创造了巨大空间。经过详细的数学推导,揭示了宽输入电压范围内各个电压下能使临界电感值最高的三次和五次谐波含量,进而提出了最优临界电感值(optimum boundary inductance, OBI)控制。在此基础上,进一步提出了综合考虑临界电感值和功率因数(power factor, PF)限制的(optimum boundary inductance concerning PF, OBIP)控制,详细给出了各个输入电压在不同PF值限定条件下所需的谐波含量。
本文对变换器在CDC和OBIP两种控制方法下的性能作了对比分析,结果表明,所提控制方法在大幅提升临界电感值的同时,还具有如下优点:提高了输入功率因数、降低了功率器件电流峰值、减小了输出电压纹波。制作了原理样机并进行实验,实验结果验证了所提方法的有效性。
在传统的定占空比(constant duty cycle, CDC)控制下,输入电流存在畸变,主要含有与基波相位相反的三次谐波,输入电压越高,畸变程度和谐波含量越大。此外,在半个工频周期中的各个电角度处,每个开关周期内的输入与输出之间的功率传输呈现较大差异,导致电感等功率器件的电流峰值和有效值较大,不仅造成器件的电流应力提高,还增大了损耗进而影响变换效率。
经过分析,本文发现,在输入电流中引入适当的三次和五次谐波并将占空比作相应的改变,不仅能够减小上述半个工频周期中的功率传输差异,更为临界电感的提升创造了巨大空间。经过详细的数学推导,揭示了宽输入电压范围内各个电压下能使临界电感值最高的三次和五次谐波含量,进而提出了最优临界电感值(optimum boundary inductance, OBI)控制。在此基础上,进一步提出了综合考虑临界电感值和功率因数(power factor, PF)限制的(optimum boundary inductance concerning PF, OBIP)控制,详细给出了各个输入电压在不同PF值限定条件下所需的谐波含量。
本文对变换器在CDC和OBIP两种控制方法下的性能作了对比分析,结果表明,所提控制方法在大幅提升临界电感值的同时,还具有如下优点:提高了输入功率因数、降低了功率器件电流峰值、减小了输出电压纹波。制作了原理样机并进行实验,实验结果验证了所提方法的有效性。