高功率因數(shù)DCM Buck PFC變換器的研究.pdf

1、經(jīng)過幾十年的高速發(fā)展，電力電子技術(shù)越來越成熟，應(yīng)用也越來越廣泛，例如電力系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天和日常生活等領(lǐng)域都可以發(fā)現(xiàn)有電力電子器件的應(yīng)用，而電力電子器件比如二極管、Mos管、IGBT等都是非線性元件，它們的大量使用帶來了日益嚴(yán)峻的諧波污染問題，不僅嚴(yán)重破壞電網(wǎng)的供電質(zhì)量，還會(huì)影響其他用電設(shè)備的正常工作。為了保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)運(yùn)行可靠性，保護(hù)用電設(shè)備免受諧波污染，國際上制定了許多諧波標(biāo)準(zhǔn)來限制用電設(shè)備使用時(shí)產(chǎn)生的諧波含量，

2、目前應(yīng)用較為廣泛的諧波標(biāo)準(zhǔn)是IEC61000-3-2。
　　本文首先闡述了一些基本概念，引入功率因數(shù)校正技術(shù)并簡要分析各種方法的優(yōu)劣后，選定DCM Buck PFC變換器作為研究對(duì)象，分析了占空比恒定的正弦電流控制下變換器的工作原理，詳細(xì)介紹了電感電流斷續(xù)時(shí)它的三種工作模態(tài)，列出了開關(guān)管通斷狀態(tài)對(duì)應(yīng)的電感電流上升和下降斜率，推導(dǎo)出電感電流的峰值包絡(luò)線表達(dá)式，作出了三個(gè)模態(tài)的電流流通路徑以及電感、開關(guān)管、二極管和電容的電流波形，推導(dǎo)

3、出輸入電流、占空比、輸入功率因數(shù)的表達(dá)式。對(duì)輸入電流進(jìn)行傅里葉展開后發(fā)現(xiàn)，正弦電流控制下DCM Buck PFC變換器輸入功率因數(shù)不高的原因是輸入電流中含有大量的奇次諧波，尤其是3次諧波含量最高且都與基波相位相差180°，由此引入了在輸入電流的非死區(qū)內(nèi)加入與基波相位相同的3次諧波的最優(yōu)三次諧波電流控制方法。為了在整個(gè)設(shè)計(jì)輸入?yún)^(qū)間內(nèi)使得輸入功率因數(shù)都取得最大值，必須求得最優(yōu)的三次諧波電流與輸入電壓的關(guān)系式，進(jìn)而求得實(shí)現(xiàn)這一目的必須滿足的占

4、空比表達(dá)式，并對(duì)其進(jìn)行簡化實(shí)現(xiàn)，得到最終的簡化控制電路。
　　文中對(duì)正弦電流控制和最優(yōu)三次諧波電流控制下，變換器的輸入電流及其諧波、輸入功率因數(shù)、臨界電感值、電感電流有效值及峰值、輸出電壓紋波和占空比等典型指標(biāo)作了詳細(xì)對(duì)比。對(duì)比結(jié)果顯示，采用最優(yōu)三次諧波電流控制的優(yōu)點(diǎn)有:(1)減小了輸入電流的峰值，且大幅降低了三次諧波的含量，THD顯著減少;(2)PF值在整個(gè)設(shè)計(jì)輸入?yún)^(qū)間內(nèi)均有所提高，尤其是低輸入電壓下PF值提高的幅度更高;(3)