内容发布更新时间 : 2024/5/19 17:53:52星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

燕山大学本科生毕业设计（论文）

输入电感的电流应当为电流不连续模式，在这里控制器的作用是保证快速、稳定输出。功率因数的高低、谐波电流的高低与电感L的大小和电路的拓扑结构密切相关，这就是近年研究单级PFC结构的真正动机。

单级PFC技术的研究仍呈上升的趋势，原因是其性能尚未打到最优，许多问题有待进一步解决。

2.3.4三相PFC技术的发展

依据目前三相PFC技术的发展情况，在今后几年三相PFC技术的发展热点问题将主要集中在几个方面：新的拓扑结构的提出；新的控制方法；将其他开关电路组合到三相PFC电路中；研究磁放大式PFC技术；软开关技术。

2.4本章小结

有源功率因数校正技术蓬勃发展，平均电流型有源功率因数校正技术适用于大功率，成为工业设计中首选方式。

12

第3章 单项功率因数校正技术

第3章 单项功率因数校正技术

我们这里介绍的功率因数校正技术由于使用了有源器件，所以叫做有源功率因数校正（Active Power Correction）。一般地讲，所有的变流器拓扑，如Buck、Boost、Flybick、Cuck等都可以用作PFC的主电路。但是，由于Boost电路的特殊特点。是他用于PFC较其它电路更为广泛。我们这里也以Boost电路为背景，介绍PFC的基本原理和实现方面的问题。

3.1Boost型PFC电路的构成及特点

3.1.1Boost型PFC电路的构成

Boost型有源功率因数校正电路的构成示于图3-1。它是在不控整流桥之后接Boost（DC/DC）变换器电路构成。

LDDDV0ViSCR+Z=X*Y 13

+ DDRj1/R电流调节器1/H-Vref燕山大学本科生毕业设计（论文）

图3-1 Boost型PFC电路原理图

PFC的工作原理如下：主电路的输出电压和基准电压比较后，送给电压误差放大器，然后以整流电压的检测值作为调制信号，与电压误差放大器的输出电压信号共同加到乘法器进行调制，其输出值作为控制电感电流的给定信号。这个给定信号与电感电流检测（反馈）信号比较后，差值送给电流调节器。电流调节器的输出经过调制装换成与电流调节器输出信号成正比的占空比电平，控制开关工作达到使电感电流跟踪整流电压，从而实现功率因数校正的目的。输入电流越接近正弦电压，电流中的谐波含量就越少，功率因数也就越接近于1。

3.1.2 Boost型PFC的特点

优点：

1. 输入电流连续。EMI小。 2. 有输入电感，抗瞬态冲击性强。

3. 开关器件驱动容易（其源级参考点与电源零是一点）。 4. 器件承受的电压不高于输出电压。 缺点：

1. 输出输入之间无绝缘隔离。

2. 若开关二极管输出电容之间存在杂散电感（导线的分布参数），则高频工作时容易产生震荡过压。对开关安全运行造成危险。

咋一看优点中的第四点和缺点中的第二点的提法互相矛盾，其实这是一个问题的两个方面。如果二极管的开关特性优异，开通时间很短，开关S、二极管D、输出电容的导线回路很短，基本上没有杂散电感，则通过二极管和电容就可以很好的实现对开关电压的钳位。反之，高频工作时就可能出现高频振荡导致的瞬态过电压。

其实在其它拓扑中也存在因分布参数导致的特殊问题，必须具体问题具体分析。

14

第3章 单项功率因数校正技术

3.2 Boost型有源功率因数校正的控制方法

对于图3-1的拓扑。实现功率因数校正有几种工作方式可供选择。从电感电流是否连续可分为CCM(Coutinuum Current Mode)模式和DCM（Disconnected Current Mode）模式两类。这里我们仅介绍CCM模式。CCM模式下工作的Boost型PFC仍有三种方式：电流峰值控制发、平均电流控制 发和滞环电流控制法。各种控制方法的区别主要体现在控制系统的构成上。

3.2.1电流峰值控制法

电流峰值控制法的系统构成示于图3-2。电压环的构成与图3-1没有区别，电流环的反馈电流取自电感电流，但开关的控制电平到低取决于电感电流峰值是否达到电流给定值。这样在控制上就保证了电感电流的峰值不超过给定的电流指令。由于电感电流连续且纹波很小的情况下电感电流峰值与平均电流很接近，因此这种方法可以很好地实现PFC。但是，需要注意的是，这个前提条件实际是要求输入电感必须足够大。因为开关的门极电平影响电感电流的高频调制，当开关闭合时电感电流上升，当电感电流达到指令电流值时开关断开，在下一个周期内，开关将再一次闭合重复工作。因此如果电感值不够大，电感电流将很快衰减，造成较大的电流谐波使电流波形的质量下降。

15

燕山大学本科生毕业设计（论文）

LDViSCRRj1/R-+1/H+Z=X*Y

图3-2 电流峰值发控制的Boost型PFC电路原理图

另外，当电感电流以工频频率从零逐渐变化到最大值时，开关的占空比由大逐渐变小，占空比有时大于0.5，有时小于0.5，因此有可能产生谐波震荡（Sub-harmonic Oscillation）。为了防止震荡，必须在比较器的输入端正加一个斜率补偿器（Slope compensation）。

峰值电流控制发的主要优点是： 1 恒频控制

2 电流连续，开关电流定额小。电流有效值小，EMI小 3 控制易于实现

4 可实现快速电流保护，由于开关电流的峰值就是电感电流的峰值，故可以用开关电流检测值实现控制 峰值电流控制法的主要不足是：

1 电感电流峰值与高频状态空间平均值之间的误差在一定条件下相当大，以至于无法满足低谐波含量的要求

16

+D V0DDD-