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抑制單級PFC中儲能電容電壓的拓撲研究
作者：
時(shí)間：2012-03-11
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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3.3 帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的單級PFC變換器
單相無(wú)源功率因數校正變換器應用低頻開(kāi)關(guān)減小了輸入電流的諧波，滿(mǎn)足IEC1000-3-2標準。但是，低頻boost PFC變換器需要一個(gè)大的輸入電感[7－8]；用變壓器附加繞組實(shí)現負反饋降低了電容電壓，提高了效率。但同時(shí)降低了功率因數，增加了電流諧波含量。為了改善有源單級PFC變換器的性能。本文結合上述兩種方法提出了一種帶低頻、低費用、低損耗的輔助開(kāi)關(guān)的單級PFC變換器。不僅有效的抑制了電容電壓，提高了效率，同時(shí)還提高了功率因數，減少了電流諧波含量。
帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的CCM單級PFC變換器如圖4所示，Q為主開(kāi)關(guān)，Qr為輔助開(kāi)關(guān)。
輔助開(kāi)關(guān)Qr的驅動(dòng)波形如圖5所示，當輸入電壓在零附近時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)Qr導通，使附加繞組N1短路，從而改善了輸入電流的波形，減少了輸入電流的諧波含量，提高了功率因數。
圖4 帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的CCM單級PFC變換器
圖5 輔助開(kāi)關(guān)Qr的驅動(dòng)波形
當輸入電壓大于某一值時(shí)，輔助開(kāi)關(guān)管Qr關(guān)斷；其余的工作情況與圖1和圖2相似。輔助開(kāi)關(guān)Qr在輸入電壓很小時(shí)才導通工作，其余時(shí)間不工作。因此，流過(guò)Qr的電流很小，Qr的功率損耗很小。由圖5知，輔助開(kāi)關(guān)的工作頻率為交流電源頻率的兩倍。故在整個(gè)工作期間，Qr的開(kāi)關(guān)損耗很小。另外，輔助開(kāi)關(guān)Qr的控制電路也很簡(jiǎn)單。由上述分析知，帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的單級PFC變換器減小了輸入電流的諧波含量；提高了功率因數和效率；降低了電容電壓。
輔助開(kāi)關(guān)Qr也可以放在其它位置，得到不同的拓撲結構，如圖6示。圖6(a)所示的電路使L1旁路。也就是，輸入電壓在零附近時(shí)，導通開(kāi)關(guān)Qr，使L1短路，電路工作在DCM下，從而增加了輸入電流，這種方法不能消除輸入電流的死角。因此，與圖4電路相比，圖6a)的電路的輸入電流的畸變更大。Qr另外一種實(shí)現方式如圖6b)所示，使L1和N1都旁路，也就是，輸入電壓在零附近時(shí)，導通開(kāi)關(guān)Qr，使L1和N1都短路。這種方法可以完全消除輸入電流的死角，提高功率因數。但是，與圖4電路相比，圖6(b)電路中的儲能電容電壓更高。因為圖6(b)電路有一小部分時(shí)間工作在DCM下。另外，該方法也可以應用在其它的DCM/CCM單級PFC變換器中，如圖7所示的帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的DCM單級PFC變換器。
圖6 Qr不同位置的實(shí)現方式 (a) 使L1旁路 (b) 使L1和N1都旁路
圖7 帶低頻輔助開(kāi)關(guān)的DCM單級PFC變換器
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