随着大量电力电子装置的普及使用,其对电网造成日益严重的谐波污染问题,各国都对电力电子装置的功率因数制定了严格的标准,因此,对功率因数校正(PFC)电路的拓扑结构和控制技术的研究,是近年来电力电子技术领域的研究热点.同时,人们对电力电子装置的电压等级和功率等级的要求不断提高,多电平变换器作为顺应这一潮流的一种解决方案,正受到越来越多的关注.该文在上述两个电力电子技术研究的热点中找到一个应用的结合点,提出了一个新颖的单相三电平PFC电路拓扑以及控制方法.该文首先对单相PFC技术的现状和各种主要的拓扑进行了分析、综合、总结,指出了各自的优缺点和适用范围,介绍了PFC发展的新方向,从而引出了课题的背景及意义.其次从基本的三电平开关单元出发,推导出一族非隔离的三电平变换器拓扑,并进行了改进使之成为具有均压功能的三电平电路.对boost三电平PFC电路的几个工作模态、控制方法作了详细介绍,并且建立了空间状态方程对其进行建模,分析了稳态工作过程.在控制方法上,采用了一种较为新颖的PWM控制,三个控制信号分别控制功率因数校正、三电平工作区域和中点电压平衡.通过逻辑查表电路来实现这三个控制信号的逻辑关系.在控制实现方面,模拟芯片与可编程逻辑芯片共同使用,运用可编程逻辑器件来实现复杂的逻辑电路,简化了电路的硬件设计,提高了系统工作的可靠性.上面推导出的非隔离三电平电路,由于输入输出不共地,控制方法较为复杂,限制了它的使用范围.该文对这种电路进行了改进,推导出一族输入输出共地的三电平电路.使用交错控制的方法来实现三电平,并且可以达到均压的效果.最后,运用上述理论分析和仿真结果,对两种电路分别构建了250W的单相三电平PFC电源样机.实验结果表明,两种电路的功率因数校正效果都可以满足GB 17625.1-2003/IEC 61000-3-2:2001,并且能够实现均压.达到了预期的效果.