電子鎮(zhèn)流器ppfc電路介紹(編輯修改稿)
2025-07-21 02:10 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ）階段3[π～(π＋β)] 在ω t=π之后，ua從uamin開始增加，ub變得大于ug，迫使DB關(guān)斷，因?yàn)閡b低于udc，二極管Dc仍被阻斷。同階段1類似，電容Cin中無(wú)電流通過，uc維持不變。ua繼續(xù)增加，ub繼續(xù)提升，在ω t=π＋β時(shí)，此階段結(jié)束。 4）階段4[(π＋β)～2π] 在ω t=π＋β時(shí)，ub變得等于udc，二極管Dc開始導(dǎo)通，因?yàn)閡b被箝位到udc，當(dāng)ua繼續(xù)增加時(shí)，uc必然下降。Cin的放電電流流入udc，在ω t=2π時(shí)，ua增加到uamax，而uc達(dá)到其最小值。 ucmin=ug－uamax （2） 在ω t=2π時(shí)，該電路工作又進(jìn)入階段1，重復(fù)下一個(gè)開關(guān)周期。 從上面分析可以看出，在該電路中的輸入電流是斷續(xù)的，它只在階段2內(nèi)有電流流過。在此階段內(nèi)，Cin上的電荷變化是： ΔQch=Cin(ucmax－ucmin) （3） 把式（1）和式（2）代入式（3），并考慮到在階段2時(shí) udc=ug可得到 ΔQch=Cin(ug＋2Up－udc) （4） 式中：2Up=uamax－uamin——ua的交流峰峰值。 因?yàn)椋谡麄€(gè)開關(guān)周期內(nèi)，整流二極管只在階段2內(nèi)導(dǎo)通，則一個(gè)周期內(nèi)的平均輸入電流就等于Cin的平均充電電流，即： iin,av=fsΔQch=fsCin(ug＋2Up－udc) （5） 要使功率因數(shù)值大，就期望輸入電流緊緊跟隨輸入電壓，即： iin,av∝ug （6） 如果在設(shè)計(jì)時(shí)，使 udc=2Up=ua,max－ua,min （7） 就會(huì)有： iin,av=fsCinug∝ug （8） 這就意味著，如果滿足式（7），該電路就會(huì)有良好的功率因數(shù)。這里，假定ua是正弦波形。事實(shí)上，ua可能是幅值恒定的其它任何波形。ua的直流偏置，也不是決定輸入電流波形的因素。只要ua的峰峰值（2Up）等于udc，就能保證獲得良好的功率因數(shù)。 從式（5）還可看出，2Up不應(yīng)小于udc，這可避免電網(wǎng)電壓過零時(shí)，電網(wǎng)電流發(fā)生波形畸變。如果2Upudc，則在ug≤|udc2Up|時(shí)，電網(wǎng)電流會(huì)變成零。 輸入電流波形和燈電流波形不好的原因 在實(shí)際電路中，輸入電流可能畸變。這是由于Cin對(duì)逆變器電路的影響。該逆變器的工作可分為三個(gè)等效的拓?fù)?，如圖5所示。圖5中R1a39。是燈的等效電阻。圖5表明，電容Cin在階段1及階段3，并不影響電路工作，但在階段2和階段4，Cin被接入了諧振電路。在交流等效電路中，Cin同Cr并聯(lián)起來了。因此，該等效的逆變器，可近似為圖6的電路。等效諧振電容值等于Cineq＋Cr（而Cb1僅僅是個(gè)隔直電容）。 (a） 階 段1，3 (b) 階 段2 (c) 階 段4 圖5 逆 變 器 工 作 的 三 個(gè) 子 拓 撲 轉(zhuǎn)換后Cin的等效值可近似為一個(gè)可變電容Cineq，如圖6所示。因?yàn)?，在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，由Cineq泵入諧振電路中的電荷可由式（4）表示，Cineq兩端上的電壓變化等于2Up，則該等效的輸入電容可以這樣估算： 圖 6 近 似 等 效 的 逆 變 器 Cineq=ΔQch/ΔU=Cin(ug＋2Up－udc)/2Up （9） 通常，在交流電網(wǎng)電壓半周期內(nèi)，2Up和udc的變化是很小的，可通過適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)，使udc≈2Up，總能保持住。所以式（9）可寫成 Cineq≌Cin(ug/2Up)∝ug （10） 盡管式（10）從數(shù)學(xué)上講不是嚴(yán)密的。但它使我們能較好地理解Cin對(duì)諧振電路的影響。一般地說，由于Cin的影響，總的諧振電容值（Cr＋Cineq）是隨著電網(wǎng)電壓ug的下降而減小，如式（10）所示。這使得高頻交流電壓ua的幅值在電網(wǎng)電壓半周期內(nèi)成為可變的。從而，在此半周期內(nèi)，式（7）就不能成立。于是，輸入電流波形畸變了，THD也升高了。因?yàn)?，燈的阻抗很接近一個(gè)具有負(fù)的動(dòng)態(tài)值的電阻（負(fù)阻），則燈管電壓上疊加的100Hz的紋波也會(huì)在燈電流波形上引發(fā)較強(qiáng)的100Hz紋波。結(jié)果，燈電流的波峰比CF值也變高了。 當(dāng)電網(wǎng)電壓變低時(shí)，總的諧振電容就變小了。在輕載狀態(tài)，這可能引起該逆變器的諧振頻率偏移到高于開關(guān)頻率，諧振電路的電流iL將會(huì)超前回路電壓ut。結(jié)果，導(dǎo)致功率開關(guān)管MOSFET不能在零電壓下開 關(guān) （ZVS） （ 詳 見3中 的 論 述 ） 。 在 高 頻 工 作 時(shí) ，MOSFET中 的 二 極 管 的 反 向 恢 復(fù) 電 流 可 能 會(huì) 損 壞MOSFET器 件 （ 詳 見3中 的 例 子 ） 。 雖然，選用大的Cr（Cr》Cin）可能會(huì)降低Cin引起的影響，但諧振電感器中的電流應(yīng)力仍然很高。所以，從效率和Lr的體積尺寸兩者來考慮，選用大的Cr并不可取。 3 改善輸入電流及燈電流波形的辦法 根據(jù)式（5），要獲得正弦輸入電流波形，有兩個(gè)途徑：一是調(diào)整MOSFET管的開關(guān)頻率fs，二是獲得一種關(guān)系式：2Up=udc。調(diào)整fs就需要復(fù)雜的控制電路，況且，也難保證得到低的燈電流波峰比CF。因此，設(shè)法使2Up=udc，是可選擇的途徑。 基本的解決思路 圖1基本電路的波形示于圖7。由于Cin的調(diào)制作用，ua的包絡(luò)線上有明顯的100Hz紋波。uc的變化，也不能跟隨輸入電壓ug。為得到良好的輸入功率因數(shù)，應(yīng)該濾平ua的包絡(luò)。在特殊情況下，2Up總是大于udc，可以采用二極管箝位技術(shù)，來濾平ua的包絡(luò)。此電路示于圖8，其波形如圖9所示。ua的包絡(luò)被箝在udc（在這種情況下，uamax=udc，uamin=0），式（7）總能成立。可獲得正弦輸入電流波形。 (a) ua波 形 (b) uc波 形 圖 7 基 本 電 荷 泵 電 路 中 的ua及uc波 形 （2Upudc） 圖8 帶 箝 位 二 極 管 后 的 改 進(jìn) 電 路 (c) 模 態(tài)3：iL 0，ua=udc (d) 模 態(tài)4：iL0，0P udc (e) 模 態(tài)5：iL 0，0 (a) 模 態(tài)1：iL 0，0uaudc (b) 模 態(tài)2：iL 0，0uaudc 圖9 有 箝 位 二 極 管 后 ， 改 進(jìn) 電 路 的ua及uc波 形 工作原理 該逆變電路的穩(wěn)態(tài)工作可分成六個(gè)工作模態(tài)，如圖10所示。圖中，ZA代表Cineg，Cr及R1a39。＋Cb1的等效組合。圖11為該電路的仿真波形。在下面討論中，正向電流和電壓的方向按圖10所示定義。 圖 10 在 新 電 路 中 的 六 個(gè) 工 作 模 態(tài) 1）模態(tài)1 S2關(guān)斷，電感電流反向流經(jīng)D1，使S1可在ZVS狀態(tài)導(dǎo)通。在這種模態(tài)
范文總結(jié)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1