基于无源钳位方式的三相单级全桥功率因数校正变换器电压尖峰抑制策略

针对三相单级全桥功率因数校正(PFC)变换器的电压尖峰问题,提出一种基于无源钳位方式的抑制策略。与已有的基于无源缓冲方式的电压尖峰抑制策略相比,采用所提方法的PFC变换器电压尖峰抑制效果更好,并且各开关管附加电流应力更小。详细分析采用所提无源钳位方式PFC变换器的工作原理,以及钳位电路中集成变压器的作用机理。在此基础上,对所提钳位电路的关键参数进行分析,归纳该钳位电路的设计原则。最后,在已搭建的三相单级全桥PFC变换器实验平台上进行实验研究,实验结果验证了所提方法的可行性以及理论分析的正确性。

5kW全数字控制单级隔离型功率因数校正变换器的研究

针对工业界某些场合对高功率等级、严格的谐波标准和隔离等要求,提出一种新的结合主电路和全数字控制技术的解决方案。文章采用单级隔离型全桥拓扑结合BOOST型PFC的输入电感和RCD溃能式箝位作为主电路,融合全数字控制,对中大功率单级隔离PFC进行研究。文中分析了主电路工作原理,建立了小信号动态模型,并给出数字控制设计方法。变压器的加入,不仅提供隔离功能且大大拓展了此类PFC变换器的应用场合。文中采用的数字控制方案具有良好的动态响应特性和稳态调节特性,并成功解决了模拟控制引入的变压器偏磁现象。基于该文所提出的拓扑以及控制方案,制作了5kW输出功率且PFC工作频率为55kHz的样机,验证了该变换器的优良性能,满载功率因数达到0.994,效率超过92%。

中大功率单级功率因数校正变换器中的偏磁分析及其数字化抑制技术

单级型功率因数校正变换器(power factor corrector,PFC)由于具有功率密度高和电气隔离等特点,在工业界某些应用场合得到应用,然而,用于该拓扑的变压器很容易饱和。基于隔离型全桥拓扑,分析单级型PFC变换器中变压器偏磁产生机理,并推导出每个工频周期内最大的理论偏磁值。对传统偏磁抑制方案进行分析,阐述数字控制本身对偏磁抑制的原理,提出一种能对偏磁有效抑制的数字补偿方案。新型数字控制方案能够避免传统方案所带来的诸如占空比减小和效率降低等问题,且不会增加电路复杂度。通过额定输出功率为5.1kW的样机验证了所提出的偏磁抑制方案的有效性和优越性。样机满载功率因数达到0.994,效率超过92%。

单级功率因数校正器的概述与发展

有源功率因数校正器(Active Power Factor Correction,APFC)是开关电源的发展趋势之一,而其中的单级功率因数校正器(Single-Phase Single-Stage PFC)由于控制简单、成本低,成为目前APFC研究的热点之一。文章针对单级功率因数校正器,介绍其优点和存在的一些缺点,并介绍几种较新的拓扑。

单相有源功率因数校正电路拓扑技术研究进展

各种严格的谐波标准的出台,推动了功率因数校正电路技术的发展。文章分析了单相功率因数校正电路技术的概况,从实现的方式及其特点等方面较系统地论述了单相有源功率因数校正电路拓扑技术近期的发展,并指出了今后单相功率因数校正电路技术的发展趋势。

新型单级隔离型软开关功率因数变换器

提出一种兼具软开关和箝位的新型单级隔离型功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器拓扑。该变换器能满足电气隔离的应用要求,提升单级隔离型PFC的功率等级。与传统单级结构相比,新拓扑输入电流校正效果明显,功率因数接近1。比较理想地解决了限制单级PFC功率等级的变压器漏感和直流母线电容应力问题。箝位电容被充分利用简化了零电压过渡(zero voltage transition,ZVT)技术在隔离型变换器中的应用,既改善了半导体器件的开关环境、优化系统电磁兼容,又提高了变换效率。实验制作一台87kHz,1kW的样机。实验结果表明,这种变换器的效率基本能够达到93%(半载以上),功率密度提高,适合于中大功率应用场合。

基于无源无损缓冲方式的单级电流型全桥PFC电压尖峰抑制策略(英文)

研究一种基于无源无损缓冲方式的单相单级电流型全桥功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器变压器原边电压尖峰抑制策略。该缓冲主要由两个电容与两个电感构成。利用两个串联的电容来吸收电压尖峰,利用电感与电容的谐振工作实现能量传递,将电容上的能量在一个开关周期内转移到变换器的输出侧。详细分析该无源无损缓冲在单相单级电流型全桥PFC变换器中的工作机理,分析关键参数对PFC变换器各开关管电压、电流应力的影响机制,给出了各参数的设计方法。实验结果验证了所提方法的有效性和可行性,同时也证明了理论分析的正确性。

三相单级全桥PFC变换器无源缓冲电路(英文)

介绍了一种新型三相单级全桥功率因数校正(PFC)变换器,该变换器能同时实现功率因数校正、输入输出侧电气隔离以及输出电压调节。详细分析了桥臂开关对臂导通期间,变压器一次侧振荡电压的产生机理及其抑制方法,并提出一种可抑制该振荡电压的无源缓冲电路。该电路由电容、电感和二极管组成,通过在变压器一次侧并联电容来达到抑制振荡电压的目的,利用电感与电容的谐振工作实现能量传递,将电容上的能量在一个开关周期内转移给负载。实验结果证明,该无源缓冲电路的采用有效地抑制了变压器一次侧以及各开关管的振荡电压。

一种无源缓冲型全桥单级PFC技术研究

提出一种新颖的无源缓冲型全桥单级功率因数校正(PFC)技术。该PFC电路的无源缓冲环节由2个电容、2个电感和4个二极管组成,利用缓冲电容吸收变压器漏感引起的初级电压尖峰,通过电容与电感的谐振将缓冲电容能量在一个开关周期内转移给输出负载。详细分析了无源缓冲型全桥单级PFC电路的工作原理,设计了基于UC3854芯片的控制电路,实验结果证明了所提方法的正确性。

三相单级全桥PFC变换器起动与关机磁复位方法研究

研究一种工作于电流断续模式(discontinuous current mode,DCM)、基于电流源型全桥Boost拓扑的三相单级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器的起动及升压电感的关机磁复位方法。利用带中心抽头和反激绕组的电感取代原有的升压电感,提出了一种新颖的可自行起动并实现升压电感关机磁复位的PFC电路结构。该电路在起动和关机过程中工作于反激式(Flyback)模式,利用反激绕组分别实现了输出滤波电容的充电以及升压电感的磁复位。分析了变换器的起动以及升压电感的关机磁复位过程,并对比稳态特性,给出了该电路关键参数的约束条件。实验结果表明,该电路实现了正常的起动以及关机磁复位,验证了所提出方法的正确性和可行性。

全桥结构的单级PFC电路研究

针对两级式功率因数校正电路中电路结构复杂、元器件多、效率较低、成本较高的问题 ,提出了基于全桥结构的零电流开关单级功率因数校正电路 ,可在实现功率因数校正的同时 ,实现AC/DC功率变换 ,并对电路中开关管的选择及其驱动问题进行了分析 ,给出了一种适合该电路要求的驱动电路 .

单相单级功率因数校正变换器综述

本文综述了单级功率因数校正的电路拓扑及控制方法,分析其存在的问题,给出了几种解决方案。最后提出了一种新型的单级功率因数校正电路,实现了功率开关管的软开关,具有高功率因数、低电流谐波,开关损耗小、变换效率高,并限制了电压尖峰减小EMI的特点。

5KW全数字控制单级隔离型功率因数校正变换器的研究

针对当前工业界某些应用场合对高功率等级、严格的谐波标准以及输入输出隔离等要求,本文提出了一种新的结合主电路拓扑和全数字控制技术的解决方案。文章采用单级隔离型全桥结构结合传统BOOST型PFC的输入电感和RCD钳位作为主电路,并融合数字控制方案,对中大功率单级隔离型PFC进行研究。分析了主电路工作原理,建立了小信号动态模型,并详细分析了基于该模型的数字控制设计方法。提供输入输出电气隔离的变压器,允许输出可以在较大范围内调整,既可以高于输出电压也可以低于输出电压,此外允许多路输出方案。因此,变压器的加入大大拓展了此类PFC变换器的使用场合。采用的数字控制方案,同时具有良好的动态响应特性和稳态调节特性。优异的动态调节特性可成功解决模拟控制引入的变压器偏磁现象。基于本文所提出的拓扑以及控制方案,制作了5kW输出功率且开关频率为55kHz的样机,验证了该变换器的优良性能,满载功率因数达到0.994,效率超过92%。

基于辅助绕组的单级桥式PFC变换器纹波抑制策略

单级桥式PFC变换器使用一级电路实现功率因数校正及DC-DC变换,导致输出电压存在较大的二倍工频的纹波,影响系统输出特性。传统方式通过增大输出滤波电容的电容量可以降低输出电压纹波,但会导致系统的动态响应变慢。为减小输出电压纹波,本文在基于辅助绕组的单级桥式PFC电路的基础上提出一种纹波抑制策略。抑制策略通过控制辅助绕组的输出电流,降低系统的输出电压纹波,同时能够不影响系统动态响应速度。在提出控制策略的基础上设计了辅助绕组的输出电流、控制电路以及辅助绕组的相关参数。最后进行了实验研究,表明了该策略能够在不影响系统的动态响应特性的基础上降低输出电压纹波。

新型有源箝位ZVS单级PFC变换器

针对传统功率因数校正(PFC)变换器存在的开关管电压应力高、硬性开通等问题,提出一种新型单级PFC变换器,在传统Boost升压电路基础上,结合移相全桥及有源箝位技术,利用一级电路就可实现PFC以及DC/DC变换。通过在桥臂两端并联有源箝位电路并结合适当的控制策略,吸收了变压器漏感在电路换流过程中产生的电压尖峰,降低了桥臂开关管的电压应力;利用变压器漏感与开关管寄生电容之间的谐振,使桥臂开关管和箝位开关管均实现零电压开关。在分析变换器工作原理的基础上,得到开关管零电压开关实现条件。实验结果表明,该变换器能够实现近似单位功率因数,开关管电压应力小且实现了零电压开关。

三相单级桥式APFC电流谐波抑制策略研究

电流型隔离全桥拓扑因其具有可实现软开关、输入电流相角自动跟踪输入电压等优点而被应用在三相单级有源功率因数校正(APFC)中。但该拓扑由于其工作特性,导致输入电流中存在一定量的低次谐波。为降低输入电流总谐波畸变率(THD),采用谐波注入技术,使占空比按照一定规律变化,有效减小了谐波含量,改善了输入电流的波形质量,优化了功率因数校正(PFC)效果,并通过实验验证了理论分析的正确性。

基于SS-FB-PFC的纯电动汽车车载充电系统的研究

针对现有车载充电系统的主要问题,提出了一种基于单相单级全桥功率因数校正拓扑的车载充电系统结构和改进型单体电压控制的新型整车充电策略。开发了一台3.6kW的样机,其实验结果表明,该系统具有效率高、体积小、功率因数高和谐波污染少等优点,充电控制策略提升了充电的安全性。

A Flux DC Bias Suppression Scheme of Single-stage Full-bridge PFC Converters Based on Dead Zone Adjustment

由于单级桥式功率因数校正（power factor correction,PFC）AC/DC变换技术电路的特点,导致高频变压器存在偏磁现象,影响了系统正常工作。传统方式通过增加变压器气隙或使用隔直电容来防止变压器出现偏磁,但是该类方案影响了系统性能,并增加了电路的复杂程度。结合有源钳位单级PFC变换器工作特点,提出一种基于死区调节的偏磁抑制策略,通过改变系统的开关时序,能够有效抑制偏磁,具有不增加主电路复杂程度、不影响系统性能、数字控制和模拟控制都能够实现等优点。在提出抑制策略的基础上,设计实现电路,给出死区设计方法及影响规律,最后进行实验研究。理论分析及实验结果表明,该策略能够在不影响系统性能的基础上,有效抑制单级桥式PFC变换器的高频变压器偏磁。

基于单级全桥PFC的低纹波LED驱动电源分析与研究

提出了一种基于单级全桥PFC的低纹波LED驱动电路拓扑及其控制策略。利用钳位电路抑制了全桥PFC电路的母线电压尖峰,并将钳位电路与反激变换器结合构成纹波抑制电路,通过控制反激变换器输出电流纹波,使其与主电路电流纹波相位相反、幅值相近,达到削峰填谷的作用,实现了对输出侧低频电流纹波的抑制。详细分析了该电路拓扑的电路组成、工作原理及低频纹波抑制机理,并通过仿真软件搭建了仿真模型,验证了理论设计的可行性。