【摘 要】
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有源功率校正（APFC）技术在减小谐波对电网系统的影响、提高能源利用率上起着重要的作用。随着工业界的需求发展,针对APFC技术有着更高的要求:一方面要求其在保证稳态高功率因素（PF）值的情况下对暂态性能的提升,另一方面要求变换器的效率进一步提升。在控制层面上,由于AC-DC系统固有的瞬时功率不平衡,导致控制需要取舍系统的暂稳态性能。在拓扑层面上,无桥PFC变换器方案取消了Boost PFC变换器的
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有源功率校正（APFC）技术在减小谐波对电网系统的影响、提高能源利用率上起着重要的作用。随着工业界的需求发展,针对APFC技术有着更高的要求:一方面要求其在保证稳态高功率因素（PF）值的情况下对暂态性能的提升,另一方面要求变换器的效率进一步提升。在控制层面上,由于AC-DC系统固有的瞬时功率不平衡,导致控制需要取舍系统的暂稳态性能。在拓扑层面上,无桥PFC变换器方案取消了Boost PFC变换器的整流桥用以提升效率,但是该拓扑存在电感电流采样不便的问题。针对以上两个问题,本文从控制角度出发,建立自适应非线性状态观测器,旨在实现系统暂稳态性能均优,继而探索实现无桥PFC变换器的无电流传感控制。本文完成的研究内容及创新工作如下:（1）提出了能精准观测电感电流及负载信息的自适应非线性状态观测器,克服了实际电路中的占空比误差问题,保证了观测器的工程实用性。完成对无桥PFC变换器大信号状态建模,并以此为基础建立其非线性状态观测器。分析实际电路中占空比误差所带来的观测失真,设计了自适应调节模块,实现精确观测出所需观测量:负载信息及电感电流。完成观测器的仿真及实验验证,结果证实所设计观测器对各观测量的高精度观测,本部分工作为本文后续研究工作奠定了基础。（2）提出了双补偿的观测负载复合前馈控制,即补偿电流参考和补偿二次纹波量,更优地解决了AC-DC系统的暂稳态矛盾问题。建立了电流参考量及二次纹波量的数学表达,在电压环路高带宽情况下,基于观测负载信息,构建了补偿电流参考及二次电压纹波的负载复合前馈控制,从而实现无桥PFC变换器的暂稳态均优。经过仿真及基于FPGA的数字控制实验验证,本文所提负载复合前馈控制能够在保证PF大于0.99的情况下同时实现近似理想的系统暂态效果。（3）提出了无电感电流传感的观测负载复合前馈控制,同时解决了电感电流采样不便问题及系统暂稳态矛盾问题。提出了在无电感电流介入时的占空比误差修正算法,以此设计了无电流传感控制方案,改进了电感电流的观测精度。进一步结合（2）中所提的观测负载复合前馈控制,实现了无电流传感控制方案下的暂稳态性能均优。所提控制经过仿真以及基于FPGA的数字控制实验验证,证实其在无采样实际电感电流的情况下系统PF大于0.98且具有十分良好的暂态性能。
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