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高能效是空调压缩机驱动系统的主要追求目标之一。通过应用GaN功率器件以及图腾柱无桥Boost PFC拓扑结构能够有效提高空调器压缩机驱动系统的效率。然而基于GaN功率器件的图腾柱无桥Boost PFC变换器仍存在技术难点,包括:GaN功率器件在中大功率场合可靠运行问题以及PFC变换器轻载条件下高功率因数控制问题。本文将针对以上两个问题进行研究,并给出相应解决方法,从而促进GaN功率器件在中大功率场合的实际应用,实现图腾柱无桥PFC变换器在全功率范围内均具有较高的功率因数。为了保证GaN功率器件在大功率场合的可靠运行,在研究GaN功率器件驱动系统等效电路的基础上,通过对GaN功率器件驱动系统进行优化设计以实现其可靠运行。由于驱动系统阻尼比过小,驱动系统输出电流产生振荡,同时受系统寄生参数影响会产生漏源极关断过电压以及栅源极串扰电压。研究一种GaN功率器件驱动系统优化设计方法,通过加入阻尼电阻以提高系统阻尼比,对输出电流振荡加以抑制。并通过优化驱动电路布局、加入缓冲电路、减小关断电阻、加入反并联二极管等方式减小寄生参数影响,抑制漏源极关断电压尖峰以及驱动串扰电压尖峰。搭建基于GaN功率器件的双脉冲实验平台,实验结果验证了本文提出的优化设计方法的有效性。针对PFC变换器轻载条件下输入电流波形畸变严重的问题,通过建立PFC变换器控制系统的小信号模型,在时域进行数学推导,分析并归纳无桥PFC变换器轻载条件下电流波形畸变的四种原因。结合实际应用问题,将理论分析与实验结果相结合,研究电流环带宽、工作模式、EMI滤波电容以及PFC电感与输入滤波电容谐振对电流波形畸变影响,明确了电流波形质量需要考虑的主要影响因素。在轻载条件下对输入电流波形畸变进行理论分析的基础上,提出一种基于电感电流采样校正和占空比前馈的平均电流控制策略。通过加入电感电流采样校正环节,将断续导通模式(Discontinuous Current Mode,DCM)下的电感电流采样校正为实际电感电流平均值,同时在传统平均电流控制策略中加入占空比前馈环节形成反馈和前馈复合PFC控制系统,从而仅用单电流调节器便可实现无桥PFC变换器在全功率范围内具有较高的功率因数。研制以瑞萨RX62T为主控芯片的额定功率2k W的GaN HEMT图腾柱无桥PFC变换器样机,搭建了空调压缩机驱动系统实验平台。在该平台上验证本文所提出的PFC控制策略与研制的GaN HEMT驱动模块的有效性,并进行了电能质量和运行效率测试。