升壓ZVT-PWM轉換器在單項功率因數校正中的應用

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　　3. t2-t3：這一期間開(kāi)始時(shí)，主開(kāi)關(guān)QMAIN的漏極電壓降到零，其體內二極管開(kāi)通。流過(guò)體二極管的電流由ZVT電感提供。由于電感兩端的電壓為零，因此，二極管處于續流狀態(tài)。而與此同時(shí)，主開(kāi)關(guān)管實(shí)現了零電壓導通。

　　4. t3-t4：在t3時(shí)刻，控制電路感應到主開(kāi)關(guān)管QMAIN的漏極電壓降為零時(shí)，開(kāi)通主開(kāi)關(guān)管QMAIN，同時(shí)關(guān)斷輔助開(kāi)關(guān)管QZVT。在輔助開(kāi)關(guān)管QZVT關(guān)斷后，Lr中的能量通過(guò)二極管D2向負載傳輸。

　　5. t4-t5：在t4 時(shí)刻，D2中的電流下降到零，此時(shí)電路的工作狀態(tài)與普通的升壓轉換器相同。而實(shí)際中，Lr將與輔助開(kāi)關(guān)管QZVT的結電容COSS發(fā)生諧振，使二極管D1陽(yáng)極電壓為負。

　　6. t5-t6：這個(gè)階段電路的工作過(guò)程和普通 升壓轉換幾乎完全一致，主開(kāi)關(guān)管QMAIN關(guān)斷，其漏-源結電容被充至VO，主二極管D1開(kāi)始向負載供電。由于一開(kāi)始結電容使漏極電壓為零，因此，主開(kāi)關(guān)管QMAIN的關(guān)斷損耗大大降低。

　　7. t6-t0：這個(gè)階段處于續流狀態(tài)，二極管D1導通，電路通過(guò)電感L為負載提供能量。

　　實(shí)驗結果

　　電路參數設計

　　設計指標：?jiǎn)蜗嘟涣鬏斎?20V，上下波動(dòng)15%，輸出功率為2000W，效率為90%，輸出電壓為380V，轉換器工作頻率為100kHz。

　　仿真結果

　　在計算機仿真軟件Matlab的Simulink中建立仿真模型進(jìn)行仿真。仿真參數：Vin=220V;L=200mH;fk=100kHz;Lr=4.7mH;Cr=470pF。仿真結果如圖3所示。

圖3 輸入電壓/電流仿真圖

　　從圖3可以看出，輸入電流較好地跟蹤了輸入電壓，達到了功率因數校正的目的。

　　實(shí)驗分析

　　搭好主電路和控制電路，調試后用示波器觀(guān)察波形，圖4為輸入交流電壓/電流實(shí)驗波形圖。由圖可見(jiàn)，輸入交流電流與輸入交流電壓相位相同，輸入電流波形為正弦波，實(shí)現了系統的高功率因數。電壓由于功率管的開(kāi)關(guān)及分布參數的影響還存在一些毛刺，可以通過(guò)使用共模電感加以抑制。

圖4 交流輸入電壓和電流波形

　　結語(yǔ)

　　綜上所述，在單相功率因數校正電路中采用升壓ZVT-PWM 轉換器，可以實(shí)現軟開(kāi)關(guān)PFC。實(shí)驗結果表明，該電路很好地達到了功率因數校正的目的，而且減少了開(kāi)關(guān)管的損耗，抑制了電磁干擾并提高了系統的效率。