基于RC滤波融合二次方运算的Boost⁃PFC变换器研究

为减少开关变换器电流谐波对电网的污染,降低变换器输出电压超调,提高变换器的稳定性,以单相Boost型拓扑结构功率因数校正(PFC)变换器为研究对象,对变换器原理及其工作模态等效电路进行分析。基于平均电流控制方式,提出一种RC滤波融合二次方运算的输入电压采样方案,在输入电压采样支路增加一个RC滤波电路和一个二次方运算电路,更精确地对输入电压进行采样,从而减少变换器电流谐波、提高变换器稳定性。在Matlab/Simulink软件中搭建仿真电路,同时设计了实验样机进行验证。结果表明,与传统功率因数校正电路相比,该方案有效减少了变换器电流谐波,抑制了变换器输出电压尖峰,同时提高了变换器的输出稳定性。

基于移相全桥的三相四线PFC变换器的理论和实验

该文基于移相控制全桥技术,提出一种三相四线功率因数校正 AC/DC 变换器。把中线接到全桥的滞后臂,利用交流输入电感的能量改善全桥滞后臂的软开关,而不需要附加其他元器件,因而不引起占空比损失。该 boost 型变换器在较低应力下工作,因此更利于提高功率因数。输出有高频变压器隔离。利用二重 Fourier 级数分析了交流输入电流的频谱,设计了交流输入滤波器。制作了一台样机以验证理论分析。

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。

具有快动态响应和低输出电压纹波的二次型BoostPFC变换器

为了提高功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)变换器对负载变化的动态响应性能,同时消除输出电压二倍工频纹波,本文将二次型Boost变换器应用于PFC变换器中,并分析了其工作原理。根据主电路电感的工作模式,可以将二次型Boost PFC变换器的工作区域划分为四个区域:CCM-CCM、CCM-DCM、DCM-CCM和DCM-DCM,本论文重点研究了二次型DCM-DCM Boost PFC变换器的输出电压纹波特性及其动态性能。研究结果表明,与传统DCM Boost PFC变换器相比,二次型DCM-DCM Boost PFC变换器可消除输出电压的二倍工频纹波,降低输入电感电流峰值,且提高了负载动态响应速度,极大地降低了输出电压超调量与跌落量。最后,通过实验结果验证了理论分析的正确性。

单级PFC滤波电容器电容量与输出电压纹波关系

单级功率因数校正是带有功率因数校正的AC/DC变换器中的最简单的一种。在半个工频周期中,文中详尽的分析了单级功率因数校正电路的输出电压的纹波成分与输出电流与输出滤波电容器电容量电容关系;得出了单级功率因数校正需要和大的输出滤波电容器的电容量才能满足常规开关电源对纹波电压的要求的结论,这使得单级功率因数校正的应用受到极大的限制。然而,在对输出电压要求不严格的电源适配器的应用中,单级功率因数校正则是最好的选择。

用Buck-Boost变换器实现PFC和半桥驱动输出

基于Buck Boost变换器工作的基本原理,提出了一种功率因数校正(PFC)和半桥输出相结合的电路结构;并给出了相应的控制方式。理论分析求出了电感取值的边界条件。由于该电路能够实现降压输出,因而降低了对所有功率开关管的耐压要求。

单相无桥功率因数校正变换器拓扑族推演回顾与性能分类总结

随着多种节能标准与低碳政策的实施,单相无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)拓扑受到更多关注。目前,虽然多种无桥拓扑已被提出并被应用于不同应用场合,但尚未有文献系统地概述这类无桥PFC拓扑结构特点并开展拓扑性能分析。该文通过将双变换单元进行输入并联输出并联(input-parallel output-parallel,IPOP)、输入并联输出串联(input-parallel output-series,IPOS),提出无桥拓扑族系统推演方法以及无桥拓扑IPOP与IPOS的分类。同时,以6种变换单元为例,推演28种无桥拓扑并作相关拓扑概述,说明无桥拓扑族系统推演方法的普适性。其次,通过对称性与对偶性,进一步简化无桥拓扑族的器件数量。然后,筛选出12种主要无桥拓扑与传统有桥拓扑比较,并分别介绍12种无桥拓扑性能特点。最后,基于性能对比结果,归纳IPOS与IPOP两类拓扑的优缺点与适用场景。

Boost PFC带恒功率负载控制方法的研究

恒功率负载在电力系统中所占的比重越来越大,而为保证带恒功率负载的BoostPFC变换器稳定运行的控制方法尤为复杂。利用输入输出线性化方法构造出一种适宜恒功率负载的控制方法,并通过研究发现BoostPFC变换器的输出电压纹波与负载成比例关系,进而提出通过测量纹波变化预测出负载功率变化,利用预测得到的负载功率代入控制方法可实现BoostPFC变换器带恒功率负载的稳定运行。PSIM数字仿真实验结果表明,该方法具有良好的动、静态特性,输入电流能精准跟踪输入电压,电流波形光滑;负载跳变时,动态响应快,输出稳定,表明该方法对负载具有良好的鲁棒性。

基于反馈线性化的Boost PFC控制策略研究

Boost型功率因数校正(PFC)变换器有多种控制方法。传统的双闭环控制方法具有一定的超调量,有部分非线性控制方法可以改善这一问题,但在负载扰动较大时这类控制方法会产生输入输出调整时间长的弱点。文中针对PI及这些非线性控制策略的缺点,以恒压输出为例进行功率因数校正,采用反馈精确线性化方法建立起Boost变换器的数学模型,通过构造合适的输出变量函数,将传统的Boost非线性控制系统转化成线性控制系统,最后根据经典线性系统控制理论进行控制器设计,并在推导过程中对该控制律的稳定性作了相应的证明。经PSIM仿真结果表明:输入电压电流相位保持一致,波形光滑,负载跳变时,输入电流瞬间调整完成并能实现恒压输出,输出电压除纹波有变化外,直流平均值不受影响,整个系统具有极强的鲁棒特性,同时搭建了一台300 W的实验样机进行验证,获得与仿真同样的结果。

双输出单级PFC变换器的高亮LED驱动研究

提出了一种工作于断续模式(DCM)双输出单级反激功率因数校正(PFC)变换器驱动高亮LED的方法。为了避免变换器两路输出的交叉影响,应用时分复用方法实现了每一条输出支路电流的独立调节,提高了驱动器的可靠性;由于此方法只用到一个磁性元件即可实现两路恒流输出,进而降低了驱动器的成本;变换器工作在DCM、定频、定占空比时,可获得较高的功率因数。最后通过仿真与实验验证本文研究结果的正确性与有效性。

单相PFC输出母线电压波动抑制与脉动功率转移技术

采用电解电容抑制单相功率因数校正PFC(power factor correction)输出母线电压波动的方式受到电解电容本身寿命短、体积大等因素限制,难以做到高功率密度以及长时间稳定性。因此,提出一种采用双向升降压电路实现输出母线功率解耦的策略,从而可移除母线处的电解电容。详细分析了解耦电路的基本工作状态,并基于相关参数的设计考虑提出一种新型控制方案,在双闭环的基础上引入输出母线电压波动加权控制,进一步增加在功率解耦支路与输出母线之间转移的脉动功率,减小母线电压纹波,实验结果验证该电路及控制方案的有效性。

一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器

针对单级无桥隔离型功率因数校正(PFC)变换器存在开关管电压应力大,工作于降压模式时,总谐波畸变率(THD)高、功率因数(PF)低的问题,提出一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器。该变换器采用双绕组分裂电容的结构,降低了开关管与二极管的电压应力。通过引入工频开关管,消除变换器工作于降压模式时的输入电流畸变,实现降压模式下的高功率因数,从而有效拓宽输出电压的调节范围。变换器工作于断续导通模式(DCM)时,可实现二极管的零电流关断(ZCS)。详细分析变换器的工作原理和运行特性,并通过软件进行仿真证明,最后通过搭建一台50W实验样机,验证了该变换器能工作于较宽输出电压范围,具有开关管电压应力小、功率因数高、控制简单和转换效率高等优点。

使用TOP250YN离线式开关带单级PFC的75W反激式LED电源设计

为利用单级反激式转换器提供一个高功率因数,功率MOSFET的占空比在单个AC线路周期内必须保持恒定。基于TOP250YN和单级PFC的恒压/恒流75W输出LED驱动电源,在208～277VAC输入范围内,平均效率>85%,功率因数>0.97,符合IEC61 000-3-2中对C类设备规定的谐波电流限制和EN5501 5B传导EMI限制。

基于NCP1014带PFC的8W离线LED驱动器设计

基于NCP1014的离线隔离8W反激式恒流LED驱动器,支持DOE能源之星固态照明标准(版面1.1-12/19/08)住宅应用功率因数要求。此类典型的一些产品包括便携式台灯、橱柜等和走廊灯。

一种消除PFC输出过冲的电压反馈环优化设计

PFC电路为双环控制,电压反馈环的输出信号要作为电流环的参考,所以电压反馈环响应比较慢,在启动时会存在较大的输出过冲。该文提出了一种在经典2型误差放大器基础上的电压环优化设计,可以有效消除PFC电路的输出过冲,并通过软件仿真验证了效果。

嵌入PSR与PFC技术的单级LED驱动应用研究

为了提高LED驱动电源的可靠性和功率因数,降低LED驱动电源成本,采用了集成PWM、PFC、原边反馈(PSR)控制的单芯片技术;分析了其工作原理,并对核心电路进行优化设计来提升产品可靠性和效率,降低成本。实验结果表明,优化后的电源功率因数大于0.95,总谐波小于20%,效率达85%以上,成本比次级反馈方案明显降低,产品可靠性得到有效提升。此设计外围电路简单、功率因数高、可靠性高、成本低,有利于推广。

单级实现的恒流恒压无线充电补偿网络研究

基于无桥升压功率因数校正(power factor correction,PFC)的单级无线电能传输(wireless power transfer,WPT)电源与传统多级WPT电源相比具有体积小、成本低、效率高及可靠性高的优点,但其存在着发射端直流环节电压升高,难以通过补偿网络实现恒流与恒压等问题。为此,提出了一种不对称调制方式及该调制方式对应的补偿网络,解决该单级WPT变换器中发射端直流环节的电压升高问题,并且使得该单级式WPT电源通过补偿网络切换实现了与负载无关的恒流恒压输出。仿真和实验验证了提出的不对称调制方法及其补偿网络的正确性,为无桥升压PFC的单级WPT电源走向应用打下了基础。

单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波

分别采用功率匹配的方法和等效电流源的方法，对含功率因数校正（ Ｐ Ｆ Ｃ） 环节的单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波进行了深入分析，得出对各种拓扑结构的单位功率因数单相开关变换器和各种控制方法均适用的统一表达式。结果表明：单位功率因数单相开关变换器的输出电压纹波取决于输出电流和输出滤波电容的大小，而与所采用的控制方式无关。

临界连续模式单电感双输出Buck-Boost功率因数校正变换器

针对传统两级结构的多路输出功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器成本高、体积大的问题,提出临界连续模式单电感双输出Buck-Boost PFC变换器及其控制策略,分析其工作特性,通过对电感的分时复用控制,实现了两个输出支路的独立控制。相对于传统两级结构的多路输出变换器,减少了电感与控制器的数量,降低了变换器的体积与成本,提高了变换器的效率。实验结果验证了变换器高效率、高功率因数、低总谐波失真及两个输出支路的高输出精度控制特性。

一种单级式高功率因数无电解电容AC/DC LED驱动电源略

传统的发光二极管(lighting emitting diode,LED)驱动电源一般含有电解电容作为储能元件,其寿命成为制约LED驱动电源寿命的主要因素,并且会限制功率密度进一步提高。因此,提出一种在反激变换器变压器上增加一个绕组并增加全桥辅助电路的无电解电容的LED驱动电源,其不仅去除了电解电容,延长了LED驱动电源的使用寿命,减小了驱动电源的体积,并且实现了功率因数校正,减小了输出电流两倍工频交流分量,输出电流近似恒定。本文详细分析了这种变换器的工作原理并试制了一台样机给出了实验结果。