基于單周期控制的DBPFC變換器設(shè)計

鄧全道

摘要：該文具體分析Boost PFC電路在功率因數(shù)校正技術(shù)中的適用場合和優(yōu)缺點。對無橋Boost PFC電路和一般Boost PFC電路的特點進行比較分析，控制方案選擇單周期控制（One Cycle Control, OCC），通過試驗驗證方案的高效率。

關(guān)鍵詞：功率因數(shù)校正；無橋Boost PFC；單周期控制

中圖分類號：TP212文獻標識碼：A文章編號：1009-3044(2012)18-4560-04

Research of Bridgeless Boost PFC Converters based on one Cycle Control

DENG Quan-dao

（Nanjing University of Aeronautics and Astronautics, Nanjing 210016,China）

Abstract: This paper has a detailed analysis of merits and faults and suitable occasion between the two types of Boost PFC, analyses the per? formance between the traditional PFC boost rectifier and a representative BLPFC boost rectifier. We chooseOne Cycle Control(OCC) technique as the control scheme. The experiment result shows that the scheme has higher efficiency.

Key words：PFC; Bridgeless Boost PFC; One Cycle Control

開關(guān)電源因具有較高的效率和功率密度而在電源領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用，傳統(tǒng)的AC-DC變換器和開關(guān)電源，其輸入電路普遍采用了全橋二極管整流，輸出端直接接大電容濾波器，雖然不可控整流器電路簡單可靠，但它們產(chǎn)生高峰值電流，使輸入端電流波形發(fā)生畸變，使交流電網(wǎng)一側(cè)的功率因數(shù)下降到0.5~0.65，無功損耗過大，而且，其無功分量基本上為高次諧波，畸變的電流將會對電網(wǎng)造成了污染，主要體現(xiàn)在兩方面：1）電流流過線路產(chǎn)生的壓降會使電網(wǎng)電壓發(fā)生畸變；2）畸變的電流將會對用電設(shè)備產(chǎn)生不良影響[1]

1無橋Boost PFC電路概述

通常，我們選擇CCM模式下Boost拓撲作為功率因數(shù)校正電路，如圖1（a），因其具有結(jié)構(gòu)簡單且和較小的EMI濾波器的特點。但此拓撲結(jié)構(gòu)的電路存在局限性，當(dāng)電路工作在低壓大電流的狀態(tài)時，會產(chǎn)生較高開關(guān)和導(dǎo)通損耗，效率不高，為了解決整機效率低，損耗大的問題，很多種新的拓撲被提出，在這些拓撲中，無橋Boost PFC因結(jié)構(gòu)簡單、可靠性好而受到廣泛的關(guān)注。

圖5為實測300W DBPFC波形：圖5（a）為滿載情況下，90V輸入時的輸入電壓和輸入電流波形，可以看出其波形質(zhì)量較好，輸入電流與輸入電壓的吻合度較好；圖5（b）為滿載情況下，230V輸入時的輸入電壓和輸入電流波形，由于在額定輸入功率情況下，輸入電壓高時，電流較小，此時的輸入電流波形比90V輸入時差。 a）90V輸入時輸入電壓與電流波形b）230V輸入時輸入電壓與電流波形

圖5 DBPFC變換器實測輸入電壓與電流波形

不同輸入電壓和負載下DBPFC變換器效率與功率因數(shù)曲線如圖6所示。

1）圖6（a）為效率曲線，在相同輸出功率下，隨著輸入電壓的增大，變換器的輸入電流減小，開關(guān)導(dǎo)通損耗減小，變換器的效率有明顯提升。由實驗數(shù)據(jù)可以看出，輸出滿載情況下，輸入電壓為100V時的效率為92.3%；輸入電壓為250V時的效率可達到96.9%；

2）圖6（b）為功率因數(shù)曲線，由前所述變換器的功率因數(shù)會隨著輸入電壓的增大而降低。由試驗數(shù)據(jù)可以看出，在輸出滿載情況下，輸入電壓為100V時，變換器的PF值為0.997，輸入電壓為250V時，變換器的PF值降至0.978。

該文分析了傳統(tǒng)PFC技術(shù)與DBPFC的原理與特點，通過分析可知DBPFC具有高效率；試驗驗證充分證明了OCC控制DBPFC具有良好的性能和高效率。

[1]丁道宏.電力電子技術(shù)[M].北京:航空工業(yè)出版社,1995.

[2]李冬.基于Boost變換器的寬輸入電壓范圍功率因數(shù)校正技術(shù)的研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2006.

[3] Bing Lu,Ron brown,Marco soldano.Bridgeless PFC implementation using one sycle control technique[C].IEEE APEC05, 2005.