有源功率因數(shù)校正主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜述-wenkub
2022-10-23 15:09:34 本頁(yè)面
【正文】 ，將升壓變換器的實(shí)際電流通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)引入電流誤差放大器，保證了升壓變換器的電流能夠準(zhǔn)確跟蹤經(jīng)過(guò)乘法器運(yùn)算所規(guī)定的電流值。高頻APFC的基本思想是：將輸入交流電壓進(jìn)行全波整流，然后對(duì)全波直流電壓進(jìn)行DC/DC變換，通過(guò)適當(dāng)控制，使輸入電流平均值自動(dòng)跟蹤全波直流電壓的基準(zhǔn)，且保持輸出電壓穩(wěn)定，從而實(shí)現(xiàn)恒壓輸出和單位功率因數(shù)。20世紀(jì)90年代以來(lái)，世界上許多國(guó)家和國(guó)際組織都對(duì)電力電子產(chǎn)品的功率因數(shù)及諧波成分作了限制。有源功率因數(shù)校正主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)綜述1 引言 近20年來(lái)電力電子技術(shù)得到了飛速的發(fā)展，已廣泛應(yīng)用到電力、冶金、化工、煤炭、通訊、家電等領(lǐng)域。為了使電力電子產(chǎn)品的功率因數(shù)及諧波成分滿足上述的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，可在整流橋和濾波電容之間加一級(jí)用于功率因數(shù)校正的功率變換電路，使輸入電流為正弦波，從而提高功率因數(shù)，這就是有源功率因數(shù)校正技術(shù)。圖1 有源功率因數(shù)校正原理框圖 圖1為這種電路的原理框圖，其中，整流器為單相橋式不可控整流器，主電路采用DC/DC變換電路，控制電路內(nèi)部包含有一個(gè)電壓誤差放大器、一個(gè)電流誤差放大器、一個(gè)模擬乘法器和一個(gè)固定頻率的PWM控制器。假定PFC的整個(gè)控制環(huán)節(jié)都是理想的，則輸入電流波形就能夠完全跟蹤電壓波形的變化，這樣從電源輸入端來(lái)看，電路的負(fù)載為純粹的線性電阻，電路的功率因數(shù)等于1，實(shí)現(xiàn)了功率因數(shù)校正的功能。 BoostPFC主電路 圖2為升壓型PFC主電路的原理圖，這種電路的工作過(guò)程如下：圖2 Boost 型PFC主電路原理圖 當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q導(dǎo)通時(shí)，電流IL流過(guò)電感線圈L，在電感線圈未飽和前，電流線性增加，電能以磁能的形式儲(chǔ)存在電感線圈中，此時(shí)，電容C放電為負(fù)載提供能量；當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，由于線圈中的磁能將改變線圈L兩端的電壓極性，以保持其電流IL不變。 BuckPFC主電路 圖3為降壓型主電路的原理圖，這種電路的工作過(guò)程如下：該電路的主要缺點(diǎn)是：由于輸入電壓大于輸出電壓，該電路才能工作，所以在每個(gè)輸入正弦周期中，該電路有一段因輸入電壓低而不能正常工作，輸出電壓較低，相同功率等級(jí)時(shí)，后級(jí)DC/DC變換器電流應(yīng)力較大，開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同，驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜，輸入電流斷續(xù)，因此功率因數(shù)不可能提高很多。該電路的主要缺點(diǎn)有：開(kāi)關(guān)管所受的電壓為輸入電壓與輸出電壓之和，因此開(kāi)關(guān)管的電壓應(yīng)力較大；由于每個(gè)開(kāi)關(guān)周中，只有在開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通時(shí)才有輸入電流，因此峰值電流較大；開(kāi)關(guān)管門(mén)極驅(qū)動(dòng)信號(hào)地與輸出地不同，驅(qū)動(dòng)比較復(fù)雜；輸出電壓極性與輸入電壓極性相反，后級(jí)逆變電路較難設(shè)計(jì)。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，電感L儲(chǔ)存的能量通過(guò)續(xù)流二極管D2向負(fù)載釋放。當(dāng)開(kāi)關(guān)管Q關(guān)斷時(shí)，繞組上的電壓極性反向，二極管D1正偏導(dǎo)通，開(kāi)關(guān)管導(dǎo)通期間儲(chǔ)存在變壓器中的能量通過(guò)二極管D1向負(fù)載釋放。圖7 Buck型 ZCSPFC主電路原理圖 初始時(shí)刻，主開(kāi)關(guān)管S1在諧振電感Lr作用下零電流導(dǎo)通，電感電流iLr在輸入電壓Vin的作用下線性上升，當(dāng)iLr 等于輸出電流I0 時(shí)，續(xù)流二極管D在零電流下自然關(guān)斷；D關(guān)斷之后，諧振電感Lr與諧振電容Cr開(kāi)始諧振，經(jīng)過(guò)半個(gè)諧振周期，Lr上電流iLr以諧振方式再次達(dá)到I0，諧振電容電壓V
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