软开关无桥boost PFC电路的研究

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1、摘要摘要现代电力电子技术中，功率因数校正(PowerFactorCorrection，PFC)已成为一个重要的研究方向。功率因数校正的目的就是为了纠正电网输入电流波形，减少输入电流畸变对电网的谐波污染从而提高开关电源性能并改善电网质量。传统的单相有源功率因数校『F电路(APFC)以硅整流桥作为前级的AC／DC变换电路，任意时刻，电路中通态元件比较多，系统损耗始终包括两个整流二极管带来的通态损耗；在功率较大的PFC应用场合，电路工作在电感电流连续的模式下(CCM)，整流桥的通态损耗影响整机效率的提升。另一方面，

2、增加电源开关频率可得到高功率密度及快速的动态响应，但开关损耗随之正比增加，开关管的开关瞬间及二极管关断时反向恢复过程会产生严重的电磁噪声干扰电源的正常工作。针对这些问题，本文提出一种零电压开关的无桥boostPFC拓扑，电路采用双向导通开关取代整流二极管，在得到高功率因数的同时完成初级整流。无桥boostPFC电路中通态元件少，开关器件实现了软开关，是一种高效率的功率因数校正电路。全文共分为五章：第一章是绪论部分，主要论述了功率因数校正的机理及意义。第二章导入了无桥boostP粥拓扑，分析了其在硬开关模式下的

3、工作过程，提出了适合这种特殊结构的数种控制方法并指出该拓扑用于功率因数校『F电路的优势所在。本章还对装置的电磁干扰产生机理做出必要的论述。第三章综合回顾了谐振软开关变换技术，指出将软开关技术应用于无桥拓扑是提升电路性能的有效途径。第四章在对硬开关无桥boostPFC拓扑研究的基础上，详细阐述零电压开关无桥boostP彤电路的工作原理和设计方法。合理设计控制电路，采用新型控制策略改进了传统的乘法器型PFC电路控制方法，简化电压和电流信号的采样，使得无桥拓扑的广泛应用成为可能。第五章对所设计的软开关无桥boost

4、PFc电路进行仿真分析和试验，其结果验证了理论分析的正确性。表明了该拓扑可实现输出电压稳定，高效率和高功率因数。关键词：功率因数校正；软开关；电流连续工作模式；无桥boostPFC华南理工大学硕十学位论文ABSTRACTPFC(PowerFactorCorrection)hasbecomeoneofthemostimportantresearchaspectsinpowerelectronicsfield．Itcanshapelinecurrentandeliminatetheundesirableeffec

5、tsonpowernetworkbythelinecurrentharmonics．Consequentlyitincreasestheperformanceofswitchingmodepowersupply(SMPS)andimprovesthequalityofpowernetworkaswell．Thetopologyemployedinpowerfactorcorrectionsingle-phasesuppliesoftenconsistsofafront—endfull-bridgedioder

6、ectifier．Atanygiveninstant，therearerelativelymoreon—statesemiconductorsinthecircuit．Thetotalconductionlossesalwaysincludetwodiodelossesfromthefront—endbridgerectifier．Inratherhighpowerapplications，thecircuitusuallyoperatesinCCMmode．Thediodeconductionlossesh

7、aveinfluencedontheimprovementofpowerefficiency．Highpowerdensityandfasttransientresponseofthecircuitcanbeachievedbyincreasingswitchingfrequency．However，theswitchinglossesincreaseindirectratio．Thepowersupplysuffersfromhighelectromagneticinterferencesproducedi

8、ntheswitchingtransitionandthereverserecoveryinpowerdiode．Fromthese，azero—voltage-switchingbridgelessboostPFCtopologyisproposedinthisdissertation．ThebridgelessboostPFCwithsoft—switchingusesbi--direction