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具有低输出纹波的双电感复用无桥buck-boost PFC变换器

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电机与控制学报 2023年第11期27卷 30-39页

作者：陈正格许建平陈旭漆谨西南交通大学电气工程学院四川成都611756

单相buck-boost功率因数校正(PFC)变换器凭借高功率因数(PF)与升降压的输出特性广泛应用于小功率非隔离LED场合(≤25 W),但是随着双碳政策的推行,需要进一步提升变换器性能。因此提出一种双电感复用的单级无桥buck-boost变换器,其双电... 详细信息

单相buck-boost功率因数校正(PFC)变换器凭借高功率因数(PF)与升降压的输出特性广泛应用于小功率非隔离LED场合(≤25 W),但是随着双碳政策的推行,需要进一步提升变换器性能。因此提出一种双电感复用的单级无桥buck-boost变换器,其双电感分别交替工作于电感电流不连续导通模式(DCM)与连续导通模态(CCM)。工作于CCM的电感可以与电容构成LC滤波电路减小输出纹波,工作于DCM的电感可以使变换器仍然采用单电流闭环控制实现接近于1的PF与输出调节。此外,所提出的变换器仍然可以采用含谐波注入的控制,进一步降低输出电流纹波,实现PF与输出电流纹波的权衡。最后,两台实验样机验证了拓扑的可行性和理论分析的正确性。

关键词： buck-boost 功率因数校正无桥双电感复用电感工作模态低输出电流纹波

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一种单级无桥隔离型PFC变换器

中国电机工程学报 2017年第24期37卷 7276-7283页

作者：王金平胡凡宇侯良奎吴可汗姜卫东合肥工业大学电气与自动化工程学院安徽省合肥市230009 国网安徽省电力公司培训中心安徽省合肥市230000

传统AC/DC功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,其导通损耗影响变换器效率的提升。针对这一问题,提出了一种单级无桥隔离型PFC变换器,其在正负输入电压下,均能得到正的直流输出,从而可以省去在... 详细信息

传统AC/DC功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器交流输入侧存在二极管整流桥,其导通损耗影响变换器效率的提升。针对这一问题,提出了一种单级无桥隔离型PFC变换器,其在正负输入电压下,均能得到正的直流输出,从而可以省去在PFC应用中的前端二极管整流桥。该变换器采用双向开关管和变压器次级绕组带中心抽头的全波整流结构,实现正负电压输入和电气隔离。详细分析了所提出的变换器工作在电感电流断续导电模式(discontinue conduction mode,DCM)下的工作模态及其特性。最后,仿真和实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：功率因数校正效率单级无桥断续导电模式

图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器

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电工技术学报 2011年第9期26卷 175-182页

作者：王议锋徐殿国徐博王斌泽杨潮晖张相军哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院哈尔滨150001 中国航天科工集团第三研究院第三总体设计部北京100074

提出一种图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器(Power Factor Correction,PFC),解决了低压大电流输入场合下的Boost PFC效率和功率密度偏低的问题。此拓扑结合了无桥和交错并联技术,降低了输入整流桥、功率开关器件及Boost电... 详细信息

提出一种图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器(Power Factor Correction,PFC),解决了低压大电流输入场合下的Boost PFC效率和功率密度偏低的问题。此拓扑结合了无桥和交错并联技术,降低了输入整流桥、功率开关器件及Boost电感的损耗,消除了传统Boost PFC所存在的局部过热点,提高了变换器效率,适用于低压、大电流应用场合;结合了交错并联和零纹波技术,改善了变换器电磁兼容(Electromagnetic Compatibility,EMC)特性,减小了输入、输出滤波电感和电容体积,提高了变换器效率和功率密度。本文详细阐述了此变换器的工作原理及其参数设计过程,并通过一台基于DSP控制的1kW样机进行了实验验证。

关键词：功率因数校正零纹波交错并联无桥数字控制

适用于低电压输出的单级式无桥buck-boost PFC变换器

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西北工业大学学报 2015年第5期33卷 757-762页

作者：赵犇马瑞卿西北工业大学自动化学院陕西西安710072

传统的boost型功率因数校正变换器需要额外1级DC-DC变换器才能实现低电压输出,而buck型拓扑由于在电网电压低于输出电压时没有输入电流而导致电流畸变很大,因此buck-boost型拓扑就成为在低电压输出场合实现单级式功率因数校正的优先选... 详细信息

传统的boost型功率因数校正变换器需要额外1级DC-DC变换器才能实现低电压输出,而buck型拓扑由于在电网电压低于输出电压时没有输入电流而导致电流畸变很大,因此buck-boost型拓扑就成为在低电压输出场合实现单级式功率因数校正的优先选择。相较于经典的级联式buckboost功率因数校正变换器,文中所提出的单级式无桥buck-boost拓扑所需的半导体器件数量更少,且导通回路中的功率器件个数也大大减小,从而可以降低导通损耗;加上引入了耦合电感提高了电压衰减率,因此特别适合低电压输出场合;采用了单周期控制作为功率因数校正的控制方法,具有更好的动态性能,而且电路实现中无需乘法器,还可以进一步简化控制电路、降低成本。仿真结果表明,所提的拓扑工作原理可行、结构简单;采用单周期控制实现的功率因数校正功能可靠、电流畸变率低、功率因数高。

关键词：单级式无桥 buck-boost 耦合电感 PFC(power factor correction) OCC(one cycle contr01)

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单开关管无桥SEPIC PFC变换器

电力自动化设备 2014年第4期34卷 72-77页

作者：马红波郑聪余文松郭育华西南交通大学电气工程学院四川成都610031 弗吉尼亚理工学院暨州立大学未来能源电子中心弗吉尼亚州黑堡24060

针对传统功率因数校正(PFC)变换器因低频整流桥而效率不高的问题以及Boost PFC变换器拓扑的本质缺陷,提出了一种可升降压的新型无桥SEPIC PFC变换器拓扑。该变换器不但保留了SEPIC拓扑可磁集成、易于隔离等优点,而且相较于现有的无桥SEP... 详细信息

针对传统功率因数校正(PFC)变换器因低频整流桥而效率不高的问题以及Boost PFC变换器拓扑的本质缺陷,提出了一种可升降压的新型无桥SEPIC PFC变换器拓扑。该变换器不但保留了SEPIC拓扑可磁集成、易于隔离等优点,而且相较于现有的无桥SEPIC PFC电路,仅需要一个开关管,因此具有更高的效率和更低的成本。以连续导电模式(CCM)为例详细分析了变换器的工作原理及其参数设计。PSIM的仿真结果和基于UC3854控制芯片的100 W样机实验结果,均验证了所提拓扑的正确性和有效性。

关键词：无桥 SEPIC 功率因数校正变换器整流桥

混合谐振PWM无桥PFC变换器的研究与设计

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电工技术 2022年第23期 11-15页

作者：顾诗雅马红波西南交通大学电气工程学院四川成都611756

有桥Boost PFC变换器拓扑因整流桥的存在而影响了转换效率的提升;图腾柱无桥拓扑在输入电压换向时需改变主控管致使线电流过零处存在较大的尖峰。为此,研究嵌入谐振模态的混合型无桥PFC拓扑,以消除图腾柱PFC在输入电流过零点的尖峰,实... 详细信息

有桥Boost PFC变换器拓扑因整流桥的存在而影响了转换效率的提升;图腾柱无桥拓扑在输入电压换向时需改变主控管致使线电流过零处存在较大的尖峰。为此,研究嵌入谐振模态的混合型无桥PFC拓扑,以消除图腾柱PFC在输入电流过零点的尖峰,实现正负半周的平滑切换。分析了变换器在连续导电模式(CCM)的工作原理并进行了参数设计,研制出一台300 W基于GaN器件的混合谐振PWM无桥PFC变换器的实验样机,实验结果验证了理论分析的正确性。

关键词：混合谐振PWM 无桥功率因数校正 GaN

无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器

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无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器

作者：奥迪西南交通大学

学位级别：硕士

功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）技术可以提高开关电源的功率因数,减小对电网造成的谐波污染,因此得到了广泛研究和应用。隔离型单级PFC变换器,相较于传统两级式PFC变换器,通过单级变换器即可实现功率因数校正、低电压输... 详细信息

功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）技术可以提高开关电源的功率因数,减小对电网造成的谐波污染,因此得到了广泛研究和应用。隔离型单级PFC变换器,相较于传统两级式PFC变换器,通过单级变换器即可实现功率因数校正、低电压输出和电气隔离,具有器件少、结构简单、效率高等优点。而反激PFC变换器,作为一种典型的隔离型单级PFC变换器,在实际应用中常受到功率等级的限制。因此,本文提出了一种可用于更高功率等级的新型无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器,对其不同的工作模式进行了详细的分析研究,并给出了相应的设计方法。首先,本文对级联型Buck-Boost变换器、双向开关型无桥PFC变换器和推挽变换器进行分析。在此基础上,提出了一种无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器,对其在电感电流连续（Continuous Conduction Mode,CCM）Buck-Boost模式、电感电流断续（Discontinuous Conduction Mode,DCM）Buck-Boost模式及CCM Buck模式的基本工作原理进行分析,并利用状态空间平均方法,对其进行建模研究,得到直流稳态增益表达式和功率级的控制-输出传递函数,以便后续章节的分析与设计。其次,详细分析了无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器在DCM Buck-Boost工作模式时的控制策略,推导其稳态特性关系,并给出关键的工作波形。研究了一种有源钳位方法,较好的解决DCM模式存在的励磁电感放电的问题。为指导样机设计,详细分析了主电路各主要器件的设计和选型方法,设计了精确的数字控制环路补偿器。通过仿真分析和实验验证了理论分析的正确性。再次,为了使无桥隔离型Buck-Boost PFC变换器适用于更高的功率等级,对其CCM工作模式进行详细的分析研究。从单周期控制的原理出发,推导出适用于CCM Buck-Boost工作模式的单周期控制方法一,基于单周期控制方程搭建了模拟控制框图。结合控制框图,分析了变换器的工作过程。为指导环路设计,借鉴峰值电流型控制的思想,将单周期控制的电流环与原功率级合并等效为新的功率级,对其建立了基于工频的低频小信号电路模型。给出了变换器的主电路和数字控制系统的详细设计过程。最后,为进一步提高变换器的效率,让其工作于CCM Buck+Buck-Boost模式,即分段工作于Buck模式和Buck-Boost模式,推导出单周期控制方法二,该控制方法可消除变换器在模式切换时的输入电流畸变。对该工作模式进行了与CCM Buck-Boost模式相似的分析和设计。通过仿真和实验验证了理论分析的正确性。

关键词：功率因数校正 Buck-Boost 无桥隔离型单级单周期控制

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基于Cuk电路的新型无桥PFC变换器研究

可再生能源 2017年第6期35卷 848-853页

作者：胥章科张代润余炎四川大学电气信息学院四川成都610065

传统Cuk PFC变换器在低电压输入时效率低、损耗大。文章对一种无桥Cuk PFC变换器进行研究,该变换器保留传统变换器的优点,但具有更高的效率和功率因数。以无桥Cuk PFC变换器的断续导电模式(DCM)为例,分析了变换器的工作原理及其各参数... 详细信息

传统Cuk PFC变换器在低电压输入时效率低、损耗大。文章对一种无桥Cuk PFC变换器进行研究,该变换器保留传统变换器的优点,但具有更高的效率和功率因数。以无桥Cuk PFC变换器的断续导电模式(DCM)为例,分析了变换器的工作原理及其各参数设计。通过Matlab仿真对传统Cuk PFC变换器和无桥Cuk PFC变换器进行了对比,验证了无桥Cuk PFC变换器工作的正确性和有效性。

关键词： Cuk 无桥功率因数校正

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一种改进的ZCT无桥功率因数校正电路设计

电子器件 2015年第6期38卷 1445-1451页

作者：李彦斌张安堂韩闯王君力空军工程大学防空反导学院西安710051

为了降低开关损耗,提高变换器的效率,提出了一种改进的零电流转化软开关无桥功率因数校正电路,实现了变换器主开关管和辅助开关管的零电流导通和零电流关断,有效地减小了导通损耗,提高了电路的效率。详细分析了电路的工作模态、工作条... 详细信息

为了降低开关损耗,提高变换器的效率,提出了一种改进的零电流转化软开关无桥功率因数校正电路,实现了变换器主开关管和辅助开关管的零电流导通和零电流关断,有效地减小了导通损耗,提高了电路的效率。详细分析了电路的工作模态、工作条件和主开关管的导通损耗。仿真和实验结果表明,该功率因数校正电路实现了输入电流对输入电压的良好跟踪,功率因数高,谐波含量少,效率高达98.15%。

关键词：功率因数校正零电流转换无桥全桥