交错并联boostPFC-世纪电源网
DSP控制的交错并联Boost PFC控制系统实现
第16卷 第2期太赫兹科学与电子信息学报 Vo1.16，No.22018年4月 Journal of Terahertz Science and Electronic Information Technology Apr.，2018 文章编号：2095-4980(2018)02-0336-06DSP 控制的交错并联Boost PFC 控制系统实现谭 伟，黄嵩人，申 培(湘潭大学 物理与光电工程学院，湖南 湘潭 411100)摘 要：提出了一种基于DSP TMS320F2812数字控制的平均电流型交错并联升压型功率因数校正(Boost PFC)变换器。
重点提出了150 kHz/Phase 开关频率下的控制算法与改进的采样算法，并对电压、电流双环数字控制回路进行分析与PI 补偿设计。
基于Matlab/Simulink 对并联交错Boost PFC 数字控制系统进行建模仿真，并制作300 W 输出功率的样机，成功对Boost PFC 控制系统进行了验证与实现。
关键词：平均电流控制；功率因数校正；交替不定延时平均电流采样；PI 算法中图分类号：TP303.3 文献标志码：Adoi ：10.11805/TKYDA 201802.0336System of interleaved Boost PFC under the DSP controlTAN Wei，HUANG Songren，SHEN Pei(College of Physics and Optoelectronic Engineering，Xiangtan University，Xiangtan Hunan 411100，China)Abstract：A digital controlled interleaved Boost Power Factor Correction(PFC) converter is presentedwith the method of average current control based on the DSP of TMS320F2812. The control algorithm and the improved sampling algorithm with 150 kHz/phase switching frequency are put forward. The voltage and current double closed -loop digital control circuit are analyzed and executed PI compensation design. The modeling and simulation is performed by Matlab/Simulink for interleaved Boost PFC numerical control system. A 300 W output power of the prototype of the Boost PFC control system is implemented and verified.Keywords ：average current control ；power factor correction ；alternating variable delay time average current sampling；PI algorithm电子技术日新月异地发展，使得电气设备广泛用于人们生活的各个方面，与此同时，也给电力电网造成了严重的谐波污染。
一种交错并联型Boost PFC的建模与设计
一种交错并联型Boost PFC的建模与设计艾建坤;秦会斌【摘要】High power factor correction can be realized by the topology of Interleaved Boost which has the advantag?es of the small input ripple,the high power density and so on. The principle of Interleaved Boost has been analyzed, including the working process,the mathematical model established by the state space averaging method and the analysis of inductance current ripple. A 4 kW prototype was designed,and the relevant parameters were tested. The tested results show that staggered parallel boost PFC can achieve high power factor,the high power factor closes to 1.%采用一种交错并联型Boost电路拓扑来实现大功率因数矫正器,该拓扑具有输入纹波小,功率密度高等优点.对交错并联型Boost PFC进行了原理分析,包括工作过程,通过状态空间平均法建立的数学模型,以及电感电流纹波的分析.通过设计硬件电路和控制电路,制作了一台4 kW的样机,测试了相关参数,结果显示交错并联型Boost PFC可实现高功率因数,功率因数接近1.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)006【总页数】6页(P1537-1542)【关键词】交错并联型BoostPFC;状态空间平均法;电感电流纹波;功率因数【作者】艾建坤;秦会斌【作者单位】杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN46随着大功率的单相交流电源供电设备的普及，传统的单级Boost PFC的使用受到器件和成本的限制。
峰值控制交错并联Boost PFC的设计
（ 江大学 电气 工程 学院 ， 江 杭 州 ３ ０ ２ ） 浙 浙 １０ ７
摘要 ： 功率因素校正 （ Ｆ ） Ｐ Ｃ 技术 已广泛 的应用于各类电力 电子装置 当中。为 了实现功率 因数 校正技术在较 高功率场合 的应 用 ， 提 出了一种基于峰值电流模式控制 的交错并联 Ｂ ｏｔ Ｆ ｏｓ Ｐ Ｃ变换器。首先分析 了在 电感 电流连续 模式下交错并联 Ｂ ｏｔ Ｆ ｏｓ Ｐ Ｃ电路 的工 作原理 ， 然后利用状态空间平均法建立了主电路的数学模型 ， 在推导 了峰值 电流 闭环控制 传递 函数 的基础上详细 分析了闭环控制 器的参数选取 。最后试制了一 台 １２ｋ 交错并联 Ｂ ｏｔ Ｆ ． Ｗ ｏｓ Ｐ Ｃ样机 。试验结果表 明， 该变换器具有 良好的功率因数校正效果。 关键词 ： 并联 ； 交错 功率 因数校正 ； 峰值 电流控制
Ｗ ＡＮＧ Ｓ ａ —ｈ ｎ，Ｌ Ｕ Ｘｕ ｄ ｎ，ＨＵ Ｃ ａ ｇ ｓ ｅ ｇ ｈ ｎｓａ Ｉ —ａ ｈ ｎ —ｈ ｎ
（ ｏ ｅｅｏ ｌ ｔ ｃｌ ｎ ｉｅｒ ｇ Ｚ ｅ ａｇＵ ｉｅｓｙ Ｈ ｎｚｏ ０ ７ ｈｎ ） Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ ｒ ａ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｈｊ ｎ ｎｖｒ ｔ， ａ ｇｈ ｕ３ ０ ２ ，Ｃ ｉａ ｌ Ｅ ｃｉ ｎ ｎ ｉ ｉ １
ｃ ｎ ｅｔ ｒ ｏ ｖ ｒｅ ．
Ｋｅ ｏｄ ：ｎｅｌ ｖｄ ｐｗ ｒａｔ ｏ ｅｔ ｎ Ｐ Ｃ ； ｅｋｃ ｒ ｎ ｍ ｄ ｏｔ ｌ ｙｗ ｒｓ ｉｔ ｅ ｅ ； ｏ ｅ ｆｃ ｒ ｒ ｃｉ （ Ｆ ） ｐａ ｕ ｅ ｔ ｏｅｃｎｒ ｒａ ｏｃ ｏ ｏ
０ 引 言
随着 电力 电子技 术 的 飞速 发 展 ， 电网 系统 中 电力 电子负 载急剧增 加 ， 波 污染 日益严 重 。功 率 因数 校 谐 正 （ Ｆ 电路 是改 善 电 网供 电质量 的一种 有 效 办 法 。 Ｐ Ｃ）
交错并联Boost PFC技术的研究的开题报告
交错并联Boost PFC技术的研究的开题报告1.研究背景与意义随着现代化的进程，对能源的需求也越来越高，同时人们也越来越注重可持续发展，因此能源的高效利用与节能减排的技术也越来越受到人们的关注。
在这种背景下，功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）技术的研究与应用也越来越广泛。
交错并联Boost PFC技术是现代家庭用电器中最为常见的一种PFC 技术，其可以有效地提高电网的功率因数，减少因谐波等问题带来的电网损失。
因此，研究交错并联Boost PFC技术，可以有效地提高现代家庭用电器的能效，并且有利于减少电网的损失，推进能源的可持续发展。
2.研究内容本次研究的主要内容为交错并联Boost PFC技术的原理及其性能分析。
具体包括以下几个方面：（1）交错并联Boost PFC技术的基本原理和工作过程；（2）交错并联Boost PFC技术的性能分析，包括功率因数、谐波含量等指标的计算、分析和比较；（3）交错并联Boost PFC技术中关键参数的选取和设计方法；（4）交错并联Boost PFC技术的模拟仿真及实验验证。
3.研究方法本次研究采用文献研究、理论分析、仿真计算和实验验证等多种方法。
具体包括以下几个步骤：（1）搜集、阅读、分析相关文献，深入了解交错并联Boost PFC技术的基本原理、性能分析方法等；（2）建立交错并联Boost PFC技术的理论模型，分析其工作原理及性能；（3）利用Matlab/Simulink等仿真软件对建立的理论模型进行仿真计算；（4）设计和实现交错并联Boost PFC技术的实验系统，进行实验验证。
4.预期成果通过本次研究，预计可以得到以下几个成果：（1）深入理解交错并联Boost PFC技术的基本原理和性能分析方法；（2）建立交错并联Boost PFC技术的理论模型，并进行仿真计算；（3）设计和实现交错并联Boost PFC技术的实验系统，并进行实验验证；（4）比较分析几种常见的PFC技术，归纳总结不同技术之间的优缺点。
一种交错并联Boost PFC变换器的控制方法
电感电流，或者通过检测电感辅助绕组上的电压，得到
控制开关管导通的电感电流过零信号fl。但这些方法
增加了电路的体积、成本和设计难度。此外，电感电流降
为零之后，电感和MOS管寄生电容谐振会使电感电流
进一步下降*1, 导致电感电流平均值偏低，产生输入电
流波形畸变的现象。
本文针对上述问题，在对交错并联CRM Boost PFC
漏源电压，并经由比较器得到过零信号，实现了开关管的零电压开通或谷底开通，极大地降低了开关损耗。采用开
关管导通时间补偿策略，提高电感电流平均值，改善了由电感和MOS管寄生电容谐振导致的输入电流波形畸变现
象。最后，搭建了一台800 W的样机，实验结果验证了该方法的有效性和可行性。
关键词：交错并联；Boost PFC；电流临界模式；过零信号；零电压开通；谷底开通
交错并联Boost PFC变换器按电感电流是否连续可 分为CCM.DCM和CRM三种工作模式。相比于CCM和 DCM模式，CRM模式具有二极管无反向恢复，开关损耗 和器件应力较小等优势巾，主要用于中小功率场合。变 换器工作在CRM模式时，通常采用电流互感器来检测
106*基金项目：国家自热科学基金(51577074) 欢迎.网上投稿
变换器工作原理分析的基础上，提出了一种新的控制方
法，通过新型开关管电压检测电路对MOS管漏源电压进
行检测，得到控制开关管导通的过零信号ZCD,并采用
开关管导通时间补偿策略。该方法简单高效，实现了开
关管的零电压开通或谷底开通，提高了电感电流平均值，
A control method for interleaved Boost PFC converter
Lin Anna , Xie Yunxiang (School of Electric Power , South China University of Technology , Guangzhou 510640 , China)
交错并联Boost PFC电路的研究
交错并联Boost PFC电路的研究郭超;韦力【摘要】The single-phase interleaved parallel Boost PFC circuit is adopted to improve the power grade and efficiency.The discrete inductor is used as a boost inductor. The operation experiment and simulation of interleaved parallel Boost PFC circuit were conducted uner the intermittent mode of inductance current. The interleaved parallel Boost circuit is capable of reducing the inductance capability and EMI filter size. The simulation and experimental results prove that the PFC circuit can realize good correction effect with small input current ripple and switching stress.%提出了一种单相并联交错Boost PFC电路,升压电感采用分立式电感.详细论述电感电流断续模式下的Boost PFC交错并联电路,减小单个电感容量和前级EMI滤波器尺寸,提高PFC 电路的功率等级和效率.仿真与实验结果表明,该PFC电路具有良好的校正效果,较小的输入电流纹波,较低的开关应力.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)010【总页数】3页(P133-135)【关键词】电力电子;交错并联;分立电感器;功率因数校正【作者】郭超;韦力【作者单位】西安科技大学,陕西西安710054;西安科技大学,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TN710-34Boost变换器由于其升压电路简单，效率高，工作性能稳定等优点被广泛的应用为PFC电路中。
交错并联Boost_PFC电路的研究与设计
收稿日期:2022-06-15基金项目:苏州市职业大学研究性课程教改项目(S Z D Y K C 220707);苏州市职业大学 青蓝工程 资助项目;苏州市职业大学高级访问研修资助项目㊂作者简介:张波(1979 ),男,副教授,高级工程师,硕士,主要研究方向:电力电子技术㊂交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计张 波,吕欣呈,马文杰,王 宁(苏州市职业大学智慧能源装备与电能变换协同创新中心,江苏苏州 215104) 摘 要:交错并联B o o s t 不仅能提高P F C 电路功率等级,还能减小电路纹波,降低E M I 滤波器设计难度㊂文章针对传统的B o o s t P F C 电路的不足,用交错并联B o o s t 替代传统的B o o s t 电路来提高功率等级㊁提高效率㊂分析比较了B o o s t P F C 电路控制方式,优选平均电流控制模式,研制的交错并联B o o s t P F C 电路,效率达98%以上,P F 值达0.98以上㊂关键词:交错并联;S i C 器件;平均电流控制;高效率 中图分类号:T M 46 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)07 0118 03 市电经二极管整流和电容滤波是很多电器和电子设备初步获得直流电的常用方式㊂但这种方式电流非正弦化,畸变严重,导致线路中产生大量谐波,电路功率因数下降很多[1],会给电网带来不少危害,必须进行功率因数校正(P F C )㊂无源P F C 笨重体积大,且对电流谐波抑制效果不够好,因此有源功率因数校正(A P F C )技术得到了广泛的应用和研究㊂传统的B o o s t 电路实现P F C 有着不少优点,但也有一些不足㊂笔者从电路拓扑结构等方面入手,配合新颖的控制方式解决其不足之处㊂1 传统的B o o s t P F C有别于采用电感㊁电容等无源器件进行功率因数校正,采用可控半导体器件这类有源器件进行功率数校正称为有源功率因数校正㊂有源功率因数校正是在二极管整流电路和负载间加入D C /D C 变换器,采用相应的控制技术,强迫电流波形跟随正弦电压变化㊂有源功率因数校正极大地消除了电流畸变,从而获得很接近于1的功率因数[2],很大程度上减少了总谐波畸变(T H D )㊂从理论上来说,任何一种D C /D C 变换的拓扑如B u c k ㊁B o o s t ㊁C u k ㊁f l yb ac k 等等都能用于P F C 的主电路㊂B o o s t 电路具有很多优点:输入电流连续;输入电感位于电流前端,输入电流易于控制,有助于功率因数提高和E M I 滤波器的设计;升压变换,以在很宽的输入电压范围内工作;功率开关器件电压应力不超过输出电压,且易于驱动㊂因此常用B o o s t 电路实现电路的P F C ,如图1㊂P F C 电路从系统结构来看,分为单级式P F C 电路和两级式P F C 电路㊂两级式P F C 电路前级的D C /D C 电路主要实现P F C ,后级D C /D C 变换负责电路最终的输出电压㊁电流㊂单级式P F C 用一个D C /D C 变换电路既实现P F C ,也负责控制最终输出的电压电流㊂单级式P F C 控制过于复杂,未达到人们预期,实际中用得很少㊂图1 传统的B o o s t P F C 电路根据B o o s t 电路工作时电感电流是否连续,把B o o s t P F C 电路分为连续导电模式(C C M )和不连续导电模式(D C M )两种㊂D C M 方式会增加E M I 滤波器负担,电感和控制电路设计复杂,电压过零点时电流波形有较严重的畸变,只能在中小功率的情况下应用㊂C C M 模式下,根据电流控制方式的不同,又分为峰值电流控制㊁滞环电流控制和平均电流㊃811㊃2023年4月内蒙古科技与经济A pr i l 20237521I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .7T o t a l N o .521控制3种㊂3种控制方式都是双闭环控制,外环电压控制使输出电压稳定,内环是电流控制实现P F C ㊂以控制B o o s t 电路为例㊂3种控制方式前面部分的控制都一样㊂采样B o o s t P F C 电路的输出电压U o u t 得到的电压信号与基准电压U r e f 经误差放大信号得到V e a ,V e a 与采样的二极管整流电压信号(正弦半波)相乘后得到电流基准信号i r e f ㊂峰值电流控制采样开关管电流i s ,每个控制周期开始时开关管导通,i s 达到电流基准i r e f 时开关管关断,电流峰值包络线为正弦波;滞环电流控制采样电感电流i L ,电流基准i r e f 与i L 的差值i e 达到设定的滞环下限时开关管导通,达到设定的滞环上限时开关管断开,电感电流峰谷包络线都是正弦波;平均电流控制也采样电感电流i L ,电流误差放大器设计为P I 调节器,i r e f 与i L 通过此P I 调节器输出与频率固定的锯齿波比较得到控制开关管的P WM 信号㊂当i L >i r e f 时,反向积分,P I 调节器输出电压变小,P WM 信号占空比减少,反之占空比增加㊂开关动作时刻取决于积分(上一周期的)结果,所以称之为平均电流控制㊂峰值电流控制时,峰值与平均值误差较多,T H D 较大,占空比变化较大,占空比>0.5时会产生谐波振荡,须加入谐波补偿;滞环电流控制是变频控制,滤波器设计困难,滞环宽度对开关频率和系统性能影响大;平均电流控制效果好,是目前用得最多的P F C 控制方式[3]㊂2 交错并联B o o s t P F C 电路单个B o o s t 电路功率不够高,用多个B o o s t 电路并联的方式可提高其功率等级㊂常用的是两个B o o s t 交错并联实现P FC [2],如图2㊂电感L 1㊁开关管S 1㊁二极管D 1㊁电容C 构成B o o s t 电路1,电感L 2㊁开关管S 2㊁二极管D 2㊁电容C 构成B o o s t 电路2,两B o o s t 电路共用1电容C ㊂两B o o s t 电路参数一致,工作情况一样,只是两开关管S 1和S 2开通时刻互差半个周期㊂图2 交错并联B o o s t P F C如前所述,采用平均电流控制模式㊂电压采样㊁获得电流基准等都和传统的单通道B o o s t P F C 电路相同,交错并联B o o s t P F C 电路的两路B o o s t 电路控制时共用一个电流基准i r e f ,获取电流基准后各自控制是分别实现的㊂两B o o s t 电路控制部分都有各自的电流误差放大器㊁P WM 信号比较器㊂两B o o s t 电路使用相同的误差放大器和比较器㊂生成P WM 信号时采用同幅值,同频率但初相位相差180ʎ的锯齿波信号㊂B o o s t 电路1采样电感L 1的电流i L 1,使用B o o s t 电路1的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂B o o s t 电路2采样电感L 2的电流i L 2,使用B o o s t 电路2的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂控制框图如图3所示㊂由于锯齿波1和锯齿波2初相位相差180ʎ,所以脉宽调制信号P WM 1和P WM 2形状相同,每个周期的起始位置相差180ʎ㊂对称性的设计,两B o o s t 电路的电流都为输入电流的一半㊂电感的储能与电流的平方成正比,实现同样功率时,两路B o o s t 电路交错并联时单路电感体积是单独使用一个B o o s t 电路时电感体积的1/4[4]㊂假设占空D=0.5㊂并联交错的两B o o s t 电路一路开关管导通电感电流上升时另一路开关管断开电感电流下降,两电路参数一致时,理论上总输入电流(i L 1+i L 2)纹波电流为0㊂占空比>0.5时不会出现S 1和S 2同时断开的情况,占空比<0.5时不会出现S 1和S 2同时导通的情况㊂占空比偏离0.5的绝对值越多电流纹波越大,但总有两路B o o s t 电感电流纹波抵消的部分,总输入电流纹波比单个B o o s t 电路减少很多㊂并联交错时总输出电流频率是每路B o o s t 变换器的2倍㊂因此,同样情况下,可采用更小的输出电容C ,同时也降低了对输入E M I 滤波器的要求㊂图3 控制框图㊃911㊃张波,等㊃交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计2023年第7期3实验结果并联交错B o o s t P F C电路设计指标为:输入电压85V~265V,总功率4k W,功率因数ȡ0.96, T H D<5%,满载时本级效率ȡ98%㊂提高开关频率可减小电感电重量体积,但也会带来更大的开关损耗,设计时根据需要恰当取舍㊂此处开关频率设计为150k H z㊂功率半导体器件全都采用S i C器件㊂二极管采用耐压650V,额定电流16A的型号为D H16G65C6的二极管㊂S i C器件是新一代的宽禁带半导体器件,相比于S i器件有很多优点㊂MO S管选择导通电阻很小的型号为I MW65R027M1H的MO S管,其电压定额U D S= 650V,电流定额I D=59A,通态漏源间等效电阻R D S(o n)=60mΩ,开启电压U G S(t h)=4.5V㊂相比于S i材料器件,S i C器件有着更高的工作频率,可实现更高的耐压和更低的功率损耗㊂S i C器件目前市场化的主要就是二极管和MO S管㊂S i C MO S管的优越性能必须要有相应的驱动电路与之配合,通常不能照搬S i材料MO S管的驱动电路,否则其优越的性能就发挥不出来㊂Lȡ(1-D m a x)(2D m a x-1)U00.2i L m a xˑf s(1) Cȡ2P0ˑt h o l dU20-α2ˑU20(2)B o o s t电路电感L1(L2)和输出滤波电容C可分别按式(1)和式(2)选取㊂D m a x是B o o s t电路最大占空比,即输入电压最低时的占空比㊂i L m a x是单相电感电流最大峰值,取电感的纹波调整率为0.2,f s 是开关管工作频率,P0是电路总的输出功率,U0是输出电压㊂输入端掉电时输出电容能按原电压给负载供电的时间称为保持时间,记作t h o l d,一般在15 m s~50m s之间,这里t h o l d取20m s㊂α是输出电压保持系数,这里α取0.8㊂控制器以D S P芯片T M S320F28035为核心㊂图4是占空比为0.5时两MO S管漏源极上电压波形,两管子开通时刻相差半个周期㊂图5是占空比为0.4时两电感上电流i L1和i L2波形,从图中可以看出两电感电流i L1和i L2的变化量Δi L1与Δi L2可相互抵消相当大一部分,两电感电流之和即总和输入电流纹波减小很多,测试结果显示,满载时,输入电压在85V~265V范围内时均能实现功率因数校正,P F在0.973和0.987之间变化㊂输入电压为220V时,30%负载时P F值为9.961,P F值随着负载的增加而增加,满载时P F值为0.983㊂满载时,B o o s t P F C电路本级变换效率为98.29%,10%负载时其效率为94.05%,负载越大效率越高㊂图4两MO S管电压波形图5两电感电流i L1和i L2的波形4结束语采用参数一致的B o o s t电路交错并联工作,可极大地提高传统P F C电路的功率等级,减少纹波,减少电重量体积,而且实现功率因数效果很好㊂交错并联B o o s t P F C电路在功率较大的场合下有很高的应用和推广价值㊂[参考文献][1]杨文惠.配电网络最佳功率因数确定[J].内蒙古科技与经济,2016(20):90-91. [2]梁凯歌.车载充电机中的交错并联B o o s t P F C系统设计与优化[D].南京:南京理工大学,2018.[3]王晨阳,罗萍,周先立,等.用于峰值电流模B o o s t变换器的瞬态响应优化电路[J].微电子学,2020,50(6):794-798.[4]廖鸣宇.低电流启动交错并联B o o s t型P F C变换器及其控制技术研究[D].重庆:重庆理工大学,2020.㊃021㊃总第521期内蒙古科技与经济。
交错并联boostPFC-世纪电源网
输入信号频率远小于开关频率。 当调制开关占空比使得每个周期开关输出端斩波波形的积分值恰好等 于控制信号的积分值，即： 那么每个周期开关输出端斩波波形平均值恰好等于控制信号平均值， 即：
因此，在一个周期内，输出信号能够及时被控制
*单周期控制技术是一种不需要乘法器的新颖 控制方法。它取消了传统控制方法中的乘法器， 使整个控制电路的复杂程度降低，是一种很有 发展前景的控制方法。 *单周期控制是一种非线性控制，它能在一个 周期内自动消除稳态、瞬态误差，前一周期的 误差不会带到下一个周期。因此具有动态响应 快、开关频率恒定、鲁棒性好和易于实现的特 点。 *市场上有IR1150等单周期PFC芯片，相对 UC3854，外围电路简单许多，而且实现PFC效 果和UC3854一样好。可以在市场上做成3854 替代品。 单周期控制也有它的缺点：在中、大功率 时候，容易出现基波相移的问题
可以看出，传统的boost PFC电路中，每个工作 时刻有三个半导体器件工作。 而无桥boost PFC电路中，每个工作时刻只有两 个半导体器件工作。
由于Rockwell提出无桥boost PFC时候，二极 管的反向恢复时间还是比较慢的，当时半导体 制造技术也限制了这种电路的性能。 随着半导体技术的发展以及对无桥拓扑结构和 控制策略的深入研究，无桥boost PFC 应用到 电源、家用电器等逐渐成为了可能。 但是，无桥PFC也有它的缺点： 1、EMI难处理 2、电流采样复杂
把DC/DC变换器中的新技术应用于APFC电路 中
交错技术在PFC中的应用——交错并联boost PFC *常用的控制策略主要有电流控制（峰值电流、平均电 流、滞环电流）、电压控制（恒频控制、变频控制） 此部分在前面汇报的时候讲过。 * boost PFC工作模式分为电感电流连续工作模式 （CCM）和电感电流断续工作模式（DCM）。CCM 下 的Boost PFC 电路具有导通损耗小，输入电流纹波小等 优点，但是电感电流连续状态下输出整流二极管会产 生很高的反向恢复损耗；DCM 下的Boost PFC 电路开 关损耗小，输出整流二极管不会产生反向恢复损耗， 但输入电流的纹波很大，前级EMI 滤波器的设计尺寸 也增大，这增加了电路的体积和成本，同时因为流过 开关管的电流较大，开关具有很高的通态损耗，降低 了PFC 电路的效率。针对以上不足，采用两个工作在 DCM 下的Boost PFC 电路交错并联运行。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
拓扑结构
PFC基本的拓扑结构主要有buck、 boost、buck-boost、flyback等（在第 一次汇报中已经讲过）
但是由于boost拓扑结构，控制简单、 效率高、电流波形失真小等众多优点， 使得其得到了十分广泛的应用。
拓扑结构
新型拓扑的提出：无桥boost PFC 随着功率等级的提高和电流的增大，整流桥中的 损耗将占司率先提出了 无桥boost PFC拓扑结构。
总结：
1、成本低、效率高、结构简单、容易实现， 并且具有高响应速度、低输出电压纹波的 高功率因数变换器是我们追求的最终目标。 2、PFC传统的控制方法在现阶段应用依然十 分广泛，随着技术的进步，会逐渐向数字 控制和三相PFC的方向发展。
输入信号频率远小于开关频率。 当调制开关占空比使得每个周期开关输出端斩波波形的积分值恰好等 于控制信号的积分值，即： 那么每个周期开关输出端斩波波形平均值恰好等于控制信号平均值， 即：
因此，在一个周期内，输出信号能够及时被控制
*单周期控制技术是一种不需要乘法器的新颖 控制方法。它取消了传统控制方法中的乘法器， 使整个控制电路的复杂程度降低，是一种很有 发展前景的控制方法。 *单周期控制是一种非线性控制，它能在一个 周期内自动消除稳态、瞬态误差，前一周期的 误差不会带到下一个周期。因此具有动态响应 快、开关频率恒定、鲁棒性好和易于实现的特 点。 *市场上有IR1150等单周期PFC芯片，相对 UC3854，外围电路简单许多，而且实现PFC效 果和UC3854一样好。可以在市场上做成3854 替代品。 单周期控制也有它的缺点：在中、大功率 时候，容易出现基波相移的问题
经过这一发展阶段，APFC技术取得了长足发展，APFC技 术已经基本趋于成熟，得到了广发应用。同时，三相PFC 技术也逐渐得到了人们的关注，并且被广泛研究，但由于 三相APFC电路工作原理复杂，控制技术难度大，目前还 不是很成熟。
APFC技术研究热点问题
1、新型拓扑结构的提出，主要目的是提高转换效率 或者达到简化电路结构的目的。如无桥PFC 2、把DC/DC变换器中的新技术应用于APFC电路中。 例如：软开关技术、交错技术等 3、基于已有拓扑结构的新控制方法，以及新拓扑的 特殊控制方法的研究。引入了预测控制、单周期控 制、空间矢量控制、滑模变结构控制以及模糊控制 等。 4、数字控制技术的研究。数字技术可以实现一些先 进的、复杂的、模拟电路不容易实现的控制方法。 进而克服模拟器件老化或者温漂引起控制性能变差 等问题。
虽然单个Boost 变换器的电感电流iL1和iL2 是断续的，但PFC 电路的输入电流iin变成 了连续的，故其输入电流纹波减小，频率 提高了两倍，降低了输入电流的高频谐波 含量，减小了前级EMI滤波器的尺寸，进而 提高了PFC 变换器的功率等级。（五代机用 此拓扑结构）
新的控制方法
单周期控制：
把DC/DC变换器中的新技术应用于APFC电路 中
交错技术在PFC中的应用——交错并联boost PFC *常用的控制策略主要有电流控制（峰值电流、平均电 流、滞环电流）、电压控制（恒频控制、变频控制） 此部分在前面汇报的时候讲过。 * boost PFC工作模式分为电感电流连续工作模式 （CCM）和电感电流断续工作模式（DCM）。CCM 下 的Boost PFC 电路具有导通损耗小，输入电流纹波小等 优点，但是电感电流连续状态下输出整流二极管会产 生很高的反向恢复损耗；DCM 下的Boost PFC 电路开 关损耗小，输出整流二极管不会产生反向恢复损耗， 但输入电流的纹波很大，前级EMI 滤波器的设计尺寸 也增大，这增加了电路的体积和成本，同时因为流过 开关管的电流较大，开关具有很高的通态损耗，降低 了PFC 电路的效率。针对以上不足，采用两个工作在 DCM 下的Boost PFC 电路交错并联运行。
数字控制技术
数字控制技术可以实现一些先进的，但又 比较复杂的控制方法（这些方法用模拟电 路是不能或者不容易实现的），如模糊控 制，滑模变结构控制，SVPWM控制等，进 而希望克服模拟器件老化或者温度漂移等 引起的控制性能变差等模拟控制电路存在 的一些问题。
三相APFC技术
与单项APFC技术相比，三相APFC电路输入 功率更高，一般功率可以达到几十千瓦以上。 虽然单相输入功率包含两倍工频交流分量， 但是在三相平衡装置中，三相输入功率脉动 部分总和为零，并且输入功率是一个恒定值。 由于结构简单、成本低、控制方便，具有良 好的应用前景。 三相PFC电路的缺点是存在三相耦合的问题。
可以看出，传统的boost PFC电路中，每个工作 时刻有三个半导体器件工作。 而无桥boost PFC电路中，每个工作时刻只有两 个半导体器件工作。
由于Rockwell提出无桥boost PFC时候，二极 管的反向恢复时间还是比较慢的，当时半导体 制造技术也限制了这种电路的性能。 随着半导体技术的发展以及对无桥拓扑结构和 控制策略的深入研究，无桥boost PFC 应用到 电源、家用电器等逐渐成为了可能。 但是，无桥PFC也有它的缺点： 1、EMI难处理 2、电流采样复杂
APFC的发展趋势 2013.11.29
APFC的发展
20世纪80年代，APFC技术应运而生。 由于工作在高频开关状态下，APFC技术具有小体积、重 量轻、效率高、功率因数可接近1的优点。这是APFC发展 的初级阶段。 20世纪90年代以来，相继提出了一些新的拓扑结构、软 开关技术和新的控制方法等。