整合式功率因数校正变换器研究

发布时间：2017-12-26 15:01

本文关键词：整合式功率因数校正变换器研究　出处：《西南交通大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：为了减小电力电子装置对电网的谐波污染,IEC 61000-3-2对AC-DC变换器注入电网的谐波电流提出了限制要求。对于一些特殊工业产品,如照明设备等,需要满足更苛刻的61000-3-2 C类法规的谐波要求。因此,AC-DC变换器需要具备功率因数校正(power factor correction, PFC)功能。整合式PFC变换器为多个变换器级联或串并联组合并合并开关管而构成,可改善传统AC-DC变换器的输入谐波和输出纹波等性能,且仅有一个主开关管,控制电路简单。本课题从整合开关管的思路入手,分别研究了级联整合式PFC变换器与串并联整合式PFC变换器,探索高性能的PFC变换器拓扑。级联整合式PFC变换器具有输出电压快速调节特性,可实现高功率因数与低输出纹波。级联整合式Boost/Buck-Boost PFC变换器由工作在断续模式(Discontinuous-Conduction Mode, DCM)的Boost PFC变换器与工作在临界连续模式(Critical Conduction Mode, CRM)的Buck-Boost DC-DC变换器级联并合并主开关管而构成,论文对其工作原理及特性进行了分析,揭示了该PFC变换器在快速环路控制下获得高功率因数的机理。重点研究了中间解耦电容电压对变换器性能的影响,为解耦电容的选取提供理论依据。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性,并将该变换器应用于低纹波LED照明驱动器。通过研究串并联整合式PFC变换器,提出了一种单开关Buck-Flyback PFC变换器,解决了传统Buck PFC变换器输入电流谐波分量高的问题。单开关Buck-Flyback PFC变换器由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联(input-parallel-output-parallel, IPOP)并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。对其工作原理及输入电流等特性进行了分析,通过研究Buck电感与Flyback励磁电感的感量之比对输入电流各次谐波的影响,得出变换器的优化设计方案。理论分析与实验结果均表明该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率(total harmonic distortion, THD),满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。
【学位授予单位】：西南交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM46

【参考文献】