【摘 要】
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工作于电感电流临界连续模式(Critical conduction mode,CRM)的Boost功率因数校正(Power factor correction,PFC)变换器的升压二极管无反向恢复过程、开关管零电流开通,被广泛应用于中小功率的有源功率因数校正技术场合。传统定导通时间(Constant ontime,COT)控制下,变换器理论上可达到单位功率因数,但是开关管的开关频率变化范围大。变导
【基金项目】
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江苏省自然科学优秀青年基金项目(BK20160086); 江苏省六大人才高峰项目(XNY-033); 国家自然科学基金面上项目(51677091);
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工作于电感电流临界连续模式(Critical conduction mode,CRM)的Boost功率因数校正(Power factor correction,PFC)变换器的升压二极管无反向恢复过程、开关管零电流开通,被广泛应用于中小功率的有源功率因数校正技术场合。传统定导通时间(Constant ontime,COT)控制下,变换器理论上可达到单位功率因数,但是开关管的开关频率变化范围大。变导通时间(Variable on-time,VOT)控制的CRM Boost PFC变换器克服了开关频率变化范围大的问题,实现了开关频率的固定,这有利于EMI滤波器设计过程的简化。但是,开关频率的固定是以牺牲变换器功率因数为代价的,变换器的输入电流中包含大量谐波电流,变换器功率因数(Power factor,PF)降低。而通过检测谐波电流、控制有源滤波器(Active filter,AF)的输入电流亦可实现谐波电流的消除。有源滤波器可应用于非线性负载的电能质量提升和LED的无铝电解电容恒流驱动。因此,本文在变导通时间控制的定开关频率CRM Boost PFC变换器的基础上,以Boost/Buck双向变换器作为有源滤波器并联于变换器的输入端,有源滤波器的输入电流抵消变换器输入电流中的谐波分量,达到提升变换器功率因数的目的。该方案中,有源滤波器采用储能电容电压平均值控制和平均电感电流控制。进一步的,电感电流基准由前馈电路和复用的变换器输出电压误差信号构建,无需谐波电流检测。提出的并联有源滤波器的变导通时间控制的变换器(Variable on-time control converter with active filter,VOTWF)在不影响CRM Boost PFC变换器工作的情况下,使得变换器的功率因数得到了提升。最后,根据变换器的电气参数进行元器件设计及选型,搭建原理样机。分析与对比了不同方案下的变换器性能,实验结果验证了方案的有效性。
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