單級APFC電壓饋型全橋充電電源的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、單級APFC（有源功率因數(shù)校正）電壓饋型全橋變換器相比傳統(tǒng)雙級結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換效率和功率密度都有顯著提升，并在實現(xiàn)輸入諧波抑制的同時不引入輸出低頻紋波，可應(yīng)用于動力電池充電領(lǐng)域，降低充電設(shè)備的體積和成本，被認為是下一代高品質(zhì)充電電源的重點發(fā)展方向之一。因此，研究單級APFC電壓饋型全橋充電電源的關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義和實用價值。
　　針對輸出電壓電流變化范圍廣的電壓饋型單級APFC全橋充電電源中存在的交越處電流畸變嚴(yán)重（PF值較低）、輕

2、載母線電壓不可控、零電壓開啟難以實現(xiàn)和高頻變壓器磁偏等核心問題，本論文研究了該結(jié)構(gòu)中輸入占空比限制和輸出電壓變化之間的關(guān)系、死區(qū)時間范圍對零電壓開啟的影響和變壓器磁偏的產(chǎn)生機理，提出不對稱移相控制策略及偽連續(xù)模式單級APFC全橋變換器結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化了其死區(qū)時間設(shè)置方法，引入了占空比自動補償控制策略，最終搭建完整樣機進行測試驗證，變換器在全輸出電壓范圍的功率因數(shù)大于0.97，在最大功率時的PF值達到0.983，而輕載時母線電壓仍可保持恒定。

3、此外，在全負載范圍內(nèi)都可實現(xiàn)零電壓開啟，且磁偏現(xiàn)象得到了抑制，變換器最高效率為93％。以上工作取得的創(chuàng)新成果主要包括:
　　(1)研究了傳統(tǒng)單級APFC全橋變換器中輸入占空比限制和輸出電壓變化之間的關(guān)系，提出了一種以輸入占空比為先決條件的不對稱移相控制策略，從而有效抑制了輸出電壓變化對輸入占空比的影響，即抑制了輸出電壓變化對功率因數(shù)的影響。測試表明，在45～80V的寬輸出電壓范圍內(nèi)，功率因數(shù)保持在0.97以上。
　　(2)提

4、出了一種輸入電感電流工作在偽連續(xù)模式的單級APFC全橋變換器結(jié)構(gòu)，消除了傳統(tǒng)單級APFC全橋變換器中存在的輸入占空比限制。該結(jié)構(gòu)通過引入續(xù)流開關(guān)管，為輸入電流和母線電壓的調(diào)節(jié)提供了額外的自由度。在系統(tǒng)功率變化時，輸入占空比可以保持在0.3左右，PF值最高可達0.983，而輕載時（25％滿載）母線電壓仍可保持420V。
　　(3)研究了橋臂中點電流注入現(xiàn)象及死區(qū)時間范圍對功率管零電壓開啟實現(xiàn)的影響，并考慮功率電感感值非線性現(xiàn)象，提出