无桥PFC控制系统仿真
第三章 无桥 Boost PFC 电路控制方案设计
传统连续电流模式控制一般采用基于乘法器的平均电流控制方法，例如典型 的 UC3584 芯片。这种控制方法需要两个检测量：输入线电压整流后正弦半波电 压参考和电感电流检测信号参考。如图 3-1 所示，传统 Boost PFC 电路中这两个 量都比较容易获取。输入正弦半波电压参考可直接在整流桥后采样，电感电流信 号可以使用图 3-1a 中的采样电阻检测方式，也可以使用图 3-1b 中电流互感器采 样方式。前者采样电阻的损耗较大，适用于中小功率应用场合。后者电流互感器 采样损耗很小，适用于大功率应用场合。
面就简单回顾以往的无桥Boost PFC电路控制方案。 最初 Rockwell 公司提出无桥 Boost PFC 拓扑时采用了图 3-2 中的方法来控制
无桥 Boost PFC 电路[3]。PFC 控制方法也是典型的基于乘法器的平均电流模式控
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第三章 无桥 Boost PFC 电路控制方案设计
制，其中线电压采样是通过整流桥 B1 对输入网压整流后分压获取，这种方法增 加了一个整流桥，会引起损耗及增加成本。电感电流检测使用了电流互感器采样 方法，电流互感器获得的电感电流信号需要再经过 B2 整流后才能提供给控制电 路使用。由此可见这种无桥 Boost PFC 控制信号的采样方式相当复杂而且不成熟。
2002 年 ST 公司尝试将 L4981PFC 控制芯片使用在无桥 Boost PFC 拓扑中。 不过 L4981 依然是一种传统的基于乘法器的 PFC 控制芯片，文献[6]中给出了如 图 3-3 的电路设计图。其中输入线电压采样使用了复杂的“电流镜”电路。电感电 流的采样使用了两个电流互感器分别检测开关管电流和二极管电流，组合后还原 电感电流。检测开关管电流的电流互感器副边绕组使用了一种中心抽头的输出方 式，能够适用于无桥 Boost PFC 这种特殊的结构。该种检测方法降低了损耗，控
无桥PFC的数字控制及电磁噪声改善研究
Classified Index: TM44 U.D.C: 621.3
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
硕士学位论文
无桥 PFC 的数字控制及电磁噪声改善研究
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
张茂平
哈尔滨工业大学 2011 年 12 月
国内图书分类号：TM44 国际图书分类号：621.3
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘
要
有源功率因数校正电路，因其功率因数可以容易接近 1 ，并且其谐波畸 变率小而得到广泛的应用，但随着功率因数校正变换器的功率不断的提高， 传统 Boost PFC 的电路中的半导体器件在导通过程中消耗了大量的能量，为 了减少工作过程中半导体器件上的损耗，在二十世纪八十年代由罗克威尔公 司发明了无桥 Boost PFC 电路；无桥 PFC 电路因其省略了整流桥，从而提高 了效率，但是无桥 PFC 因拓扑结构上的原因，导致其电磁干扰较大，从而限 制了无桥 Boost PFC 电路的应用。本文即对无桥 Boost PFC 电路的数字控制 和 EMI 抑制技术进行研究，论文的主要研究内容如下。 首先，本文针对无桥 PFC 电路电磁干扰大的问题，通过对比各种无桥 PFC 电路拓扑结构，选择了改进型无桥 Boost PFC 电路来实现其功率因数校 正， 进而进行了通信电源的无桥功率因数电路的数字控制的具体设计和实现。 其次，针对无桥 PFC 电路的传导 EMI 大的问题，本文分析对比了平衡 电桥法和抖频技术的抑制方法；因平衡电桥法的需要增加新的电路，本文采 用了抖频技术来减少电路的 EMI，而本文采用在数字控制中编程来实现频率 变化。本文对几种抖频技术进行了细致的分析和仿真，通过对比频率调制中 不同的调制波的效果，最终选择三角波调制来实现抖频。随后，仿真分析了 三角波中不同调制指数对频率调制的影响，本文具体设计了三角波的调制程 序，并进行了实物测试，验证了方案的可行性和有效性。 最后，对 PFC 工作于工频时其输出纹波大的问题，本文设计了陷波器 对输出电压进行了降低滤波，即在反馈回路中加入滤波程序，来改善输出纹 波，提高了输出电压的品质。 关键词：抖频技术；数字控制；陷波技术；改进型无桥 Boost PFC 电路
无桥PFC电路改进单周期控制的仿真与实验分析
２ 改 进 单周 期 （ ＯＣＣ）控 制 策 略
２ Ｉ 典型 ＯＣ 工作原 理 ． Ｃ
桥后 电阻分 压采 样 的方 法 。采 取 工 频 变压 器 、 耦 光 和等效 电阻分压 ， 由于存 在体 积 、 复杂性 和 畸变等 问
收 稿 日期 ：２ １ －１２ ０ １１ —８
２ Ｏ世纪 ９ ０年 代 由美 国学 者 Ｋ ｙ ｅＭ Ｓ ｄｅ ｅｕ ｍｅｌ ｙ
提 出 的单 周 期 控 制 技 术 （ ｎ ｙｌ Ｃ ｎ ｏ， Ｃ ， Ｏ ｅＣ ｃ ｏ ｔ ｌＯ Ｃ） ｅ ｒ
基 金 项 目 ： 福 建 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ １Ｏ ２ ４ ２ １Ｊ１ ９ ） 作 者 简 介 ：林 维 明 （ ９４ ） 男 ， 建籍 ， 授／ 导 ，博 士 ， 要研 究方 向 为 电力 电子 变 流 技 术 ； １６ 一 ， 福 教 博 主 洪 翠 （９ ２） 女 ，福 建籍 ， 职 博 士 研 究 生 ， 要 研 究 方 向 为 电力 电 子技 术 。 １７ ． ， 在 主
便 。对 于无桥 Ｐ Ｃ电路 ， Ｆ 电感 电流 的回路 与输 出不 共 地 ， 须采取 隔 离 检测 的办法 。同时 电感 电流 是 必
何工 作 阶段 ， 电流总是 仅流 经两个 半导体 功率 器件 ，
从而 有效减 少导 通损耗 。 从 图 １可知 ， 由于 无桥 电路 的输 入 与输 出没有
无 桥 Ｐ Ｃ 电路 改进 单周 期 控 制 的仿 真 与 实验 分 析 Ｆ
林 维 明 ，洪 翠 ，黄 超 ，张 强
（ 州大 学电气工程 与 自动化 学院 ， 建 福 州 ３ ０ ０ ） 福 福 ５ １ ８ 摘 要 ：为 了进 一 步减 少导通损 耗和提 高变换 器转 换 效 率 ， 年 来提 出 了无 整 流桥 新 型功 率 因数校 近 正（ Ｆ ） Ｐ Ｃ 电路 。对 于无桥 Ｐ Ｃ电路 ， 在输 入 电压检 测 、 Ｆ 存 电流 检 测和 共 模 噪 声等 一 系列 问题 。本 文深入 分析 了无桥 Ｐ Ｃ电路 控 制的特 点 ， 出了采用峰值 电流采样 的改进 单周期控 制 无桥 Ｐ Ｃ控 Ｆ 提 Ｆ
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
无桥PFC控制策略是一种抑制电流畸变的控制方法，在大功率电子设备中得到了广泛应用。
本文针对无桥PFC控制策略的效果进行了仿真研究，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。
我们简要介绍了无桥PFC控制策略的原理。
无桥PFC控制策略是通过在输入电压处采用桥式整流器，结合传统的电流控制技术，将输入电源转变为稳定的直流输出电压。
这种控制策略可以有效地降低输入电流的畸变程度，并提高整个系统的功率因数。
在仿真研究中，我们选取了一种常见的电力电子设备作为研究对象。
我们建立了一个包含无桥PFC控制功能的电源模型，并采用MATLAB/Simulink软件进行仿真。
在模型中，我们考虑了输入电压波动、负载变化等实际情况，并对不同的控制参数进行了调整和优化。
通过仿真研究，我们得出了以下几个结论：无桥PFC控制策略可以有效地抑制输入电流的畸变，并提高系统的功率因数。
不同的控制参数对系统性能的影响较大，需要仔细调整和优化。
输入电压波动和负载变化等因素对系统稳定性和性能也有一定影响，需要进行合理的设计和控制。
本文对抑制电流畸变的无桥PFC控制策略进行了仿真研究，通过建立电源模型、考虑实际因素等手段，验证了该控制策略的可行性和有效性。
这对于电力电子设备的设计和控制具有一定的参考意义，对于提高系统稳定性和性能有重要的实际应用价值。
无桥软开关PFC电路的设计与仿真
演讲者：戴斌 世纪电源网
1，典型的单相有源PFC电路
2，典型的单相无桥PFC电路
3，典型无桥PFC电路仿真
4，输入电压波形与输出电压波形
5，BOOST二极管电流波形
5，BOOST二极管电流波形
6，MOS管的VGS与VDS波形
6，MOS管的VGS与VDS波形
7，MOS管的VGS与漏极电流波形
7，MOS管的VGS与漏极电流波形
8，增加无损吸收网络的无桥PFC
9，输入电压和输出电压
10， BOOST二极管电流波形
10， BOOST二极管电流波形
11， MOS管的VGS与VDS波形
11， MOS管的VGS与VDS波形
12，MOS管的VGS与漏电流波形
13，另一种无损吸收网络的无桥 PFC
14，输入电压和输出电压
15， BOOST二极管电流波形
15， BOOST二极管电流波形
16， MOS管的VGS与VDS波形
16， MOS管的VGS与VDS波形
17，MOS管的VGS与漏极电流波形
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零压零流开通 零电流开通
零电压关断 零电压关断
25，软开关网络元件的选择
1. 在两种无源无损软开关电路和ZVT软开关 电路中，电感L的作用主要是减小BOOST二 极管的反向恢复电流，那么对L有个最小值的 要求： Vout / L< IDboost / trr 即： L>(VOUT*trr)/IDboost 在实际应用电路中，为了改善BOOST二极管 的反向恢复特性，我们可以选择时间t为3~5 倍trr时间。
25，软开关网络元件的选择
2. 在无源无损吸收网络中，Csnubber<<Ctransfer 所以在电荷转移过程中，LC的谐振周期，主 要由电感L和Csnubber决定。一般认为这个谐振 周期为开关周期的1/10左右比较合适。那么 有： 2π*sqrt(L* Csnubber)=T/10
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究摘要：无桥PFC（Power Factor Correction）控制是一种用于改善电力系统性能的重要技术。
为了解决电流畸变问题，本文提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略，并使用仿真方法进行了研究。
通过建立数学模型和仿真实验，验证了该控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的稳定性和可靠性，具有一定的工程应用价值。
1. 引言随着电力电子技术的不断发展，电力系统的性能要求也越来越高。
无桥PFC技术是一种重要的控制技术，可以有效改善电力系统的性能，提高电力质量，减少谐波污染，保护电力设备。
电流畸变是当前电力系统中一个普遍存在的问题，会导致系统的性能下降，对电力设备造成损害，甚至引发安全事故。
研究抑制电流畸变的无桥PFC控制策略具有重要的理论和实际意义。
2. 电流畸变的影响及控制策略在本研究中，我们提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略。
该策略主要包括三个方面的内容：第一，优化开关器件的控制方式，提高系统的控制精度；第二，采用合适的电流控制算法，实现对电流的精确控制；设计合适的滤波器来减小系统中的谐波干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 系统建模与仿真实验为了验证抑制电流畸变的无桥PFC控制策略的有效性，我们建立了系统的数学模型，并进行了仿真实验。
在建立数学模型时，我们考虑了系统中的电源、开关器件、控制算法和滤波器等各个部分的影响，通过建立系统的状态方程和传递函数，得到了系统的稳态和动态特性。
在仿真实验中，我们验证了所提出的控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的性能。
5. 结论抑制电流畸变的无桥PFC控制策略是一个重要的研究课题，对于提高电力系统的性能，减少谐波污染，保护电力设备具有重要的意义。
我们将继续深入研究相关问题，为电力系统的改进和优化做出更多的贡献。
PFC电路仿真课程设计2
摘要开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占据着重要的地位。
开关电源多数是通过整流器与电网相接的，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线形电路，在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网，成为电力公害。
随着电力电子产品的广泛使用，尤其是开关电源的应用，对电网造成的谐波污染也越来越严重，这使得功率因数校正（PFC）技术成为电力电子研究的一个热点。
功率因数校正的目的，就是采用一定的控制方法，使电源的输入电流跟踪输入电压，功率因数接近为1。
有源功率因数校正优于无源功率因数校正，一般多采用之。
开关电源有源功率因数校正的主电路通常采用DC/AC开关变换器，其中升压型变换器由于具有极大的优点，使用比较广泛。
而本设计就是采用Boost 电路和专门用作功率因数校正的芯片共同完成开关电源功率因数的校正。
关键词：开关电源整流器谐波电流功率因数校正有源功率因数校正1、开关电源功率因数校正原理1.1、什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正功率因素补偿:这项技术主要是针对因具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相(图1)而引起的供电效率低下,提出的改进方法(由于感性负载的电流滞后所加电压,电压和电流的相位不同,使供电线路的负担加重,导致供电线路效率下降,这就要求在感性用电器具上并联一个性质相反的电抗元件.用以调整该用电器具的电压、电流相位特性.例如:当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器).用电容器并联在感性负载的两端,利用电容上电流超前电压的特性,用以补偿电感上电流滞后电压的特性,使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫做功率因数补偿(交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示)。
常规开关电源功率因数低是由于开关电源都是在整流后,用一个大容量的滤波电容使输出电压平滑,因此负载特性呈现容性.这就造成了交流220V在整流后,由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压上出现略呈锯齿波的纹波.滤波电容上电压的最小值远非为零,与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究作者：于龙飞于志超王朋辉来源：《科技创新与应用》2020年第05期摘; 要：分析无桥整流电路因交流侧升压电感而产生的输入电流过零点畸变现象，对基于dq坐标变换的PI双闭环控制策略进行了研究。
通过仿真实现基于旋转坐标系dq解耦的抑制输入电流过零点畸变的改良型控制策略、验证控制性能，同时与传统控制系统相比较，验证前者在抑制输入电流过零点畸变的性能。
关键词：无桥整流电路;dq变换;SOGI;输入电流过零点畸变中图分类号：TM46 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）05-0061-02Abstract： The zero-crossing distortion of the input current due to the AC side boost inductor of the bridgeless rectifier circuit is analyzed， and the PI double closed-loop control strategy based on the dq coordinate transformation is studied. An improved control strategy based on the rotation coordinate system dq decoupling to suppress the input current zero-crossing distortion is verifiedthrough simulation， and the control performance is verified. At the same time， compared with the traditional control system， the former is verified to suppress the input current zero-crossing distortion performance.Keywords： bridgeless rectifier circuit; dq transform; SOGI; input current zero crossing distortion1 無桥PFC输入电流过零点畸变分析1.1 无桥整流电路拓扑及工作状态分析如图1所示为单相无桥整流电路拓扑结构图，与全桥整流电路相比，无桥整流电路结构简单，全控器件数量仅为前者的1/2。