直接功率傳遞原理和單級(jí)并聯(lián)雙反激AC-DC變換器的研究.pdf

1、在傳統(tǒng)的AC/DC變換器中，為了達(dá)到高功率因數(shù)和穩(wěn)定的輸出電壓兩個(gè)目的，通常采用兩級(jí)變換模式，即AC/DC+DC/DC結(jié)構(gòu)。第一級(jí)AC/DC即功率因數(shù)校正級(jí)，對(duì)輸入電流進(jìn)行整形，得到單位功率因數(shù)。第二級(jí)DC/DC將由第一級(jí)獲得的紋波較大的直流電壓變換成穩(wěn)定而且快速調(diào)節(jié)的輸出電壓，并根據(jù)輸出的需要調(diào)節(jié)電壓幅值。兩級(jí)變換器的優(yōu)點(diǎn)是輸入電流和輸出電壓分別調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)單位輸入功率因數(shù)和快速調(diào)節(jié)的輸出電壓，性能比較好。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較復(fù)雜導(dǎo)致成本較

2、高；由于功率兩次處理，理論上功率損失較大，整機(jī)效率較低。 單級(jí)PFCAC/DC變換器將PFC級(jí)和DC/DC兩級(jí)合成一級(jí)，利用AC/DC變換器工作于不連續(xù)電流模式時(shí)具有的自動(dòng)功率因數(shù)校正功能，僅僅對(duì)輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。由于電路結(jié)構(gòu)簡單，成本降低；功率一次處理，效率提高。過高的直流母線電壓應(yīng)力是困擾單級(jí)PFCAC/DC變換器的一個(gè)嚴(yán)重問題。為了降低器件的電壓電流應(yīng)力，需要對(duì)單級(jí)PFCAC/DC變換器進(jìn)行改進(jìn)。從根本上說，單級(jí)變換器中間

3、儲(chǔ)能電容電壓的升高是輸入功率和輸出功率不平衡引起的。因此，需要對(duì)變換器的功率流向進(jìn)行優(yōu)化，從而引出直接功率傳遞原理。基于直接功率傳遞原理，變換器大部分功率一次處理傳送到輸出，只有少部分功率需要儲(chǔ)存在中間儲(chǔ)能電容。電路結(jié)構(gòu)的優(yōu)化使得功率流向變得合理，儲(chǔ)能電容電壓升高的問題也得以解決。在直接功率傳遞原理的指導(dǎo)下，給出了三個(gè)典型的單級(jí)PFCAC/DC變換器拓?fù)?。這三個(gè)拓?fù)浞謩e是Flyback-Boost變換器，單級(jí)并聯(lián)功率因數(shù)校正(PPFC)

4、變換器和具有直流母線電壓反饋的單級(jí)變換器。理論分析和試驗(yàn)表明，這些變換器能有效減小中間儲(chǔ)能電容的電壓，降低開關(guān)管的電壓應(yīng)力。 該文選取單級(jí)并聯(lián)雙反激AC/DC變換器作進(jìn)一步的研究。主要內(nèi)容有三個(gè)部分：一是電路的原理分析;二是電路的設(shè)計(jì)過程;最后是電路的仿真和實(shí)驗(yàn)。 首先，文章詳細(xì)地介紹了單級(jí)并聯(lián)雙反激AC/DC變換器的構(gòu)成和工作原理。分析了電路的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，關(guān)鍵的性能參數(shù)以及拓?fù)涞臄U(kuò)展方案。根據(jù)電路的工作情況中存在的問題，

5、提出了改進(jìn)的意見。 然后給出了電路設(shè)計(jì)的詳細(xì)過程，包括各電路參數(shù)的決定關(guān)系，控制和驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)，變壓器的設(shè)計(jì)等等。 最后是電路的仿真和實(shí)驗(yàn)。介紹了仿真軟件SIMetrix/SIMPLIS的功能特點(diǎn)。用這個(gè)仿真軟件對(duì)單級(jí)并聯(lián)雙反激電路進(jìn)行仿真，采樣了輸入電壓，輸入電流，反饋環(huán)誤差放大器的輸出電壓，兩個(gè)支路開關(guān)管的電流，儲(chǔ)能電容電壓等關(guān)鍵波形。對(duì)儲(chǔ)能電容值和電感量比值的變化對(duì)電流波形的影響給出了仿真對(duì)比結(jié)果。仿真結(jié)果吻合了