单级功率因数校正变换器及其实现直接功率传递的研究

摘要

在满足谐波标准的同时,为了降低开关电源的的成本,对单级功率因数校正变换器的要求越来越紧迫,特别是在中小功率应用场合.该文对单级功率因数校正变换器作了深入的研究.首先,研究了基本的Boost型单级功率因数校正变换器.详细分析了其工作原理和特性,分析表明,变换器的输入电流畸变受输入电压峰值和中间储能电容电压的影响,而中间储能电容的电压则受PFC级、DC/DC级的电流工作模式和负载大小的影响;研制了基本的Boost型单级功率因数校正装置并进行了实验测试,实验结果证明了理论分析的正确性;探讨了Boost型单级功率因数校正变换器的主要缺点和解决方法;分析了Boost型单级功率因数校正变换器的三端和两端拓扑结构,并讨论了两者之间的关系.然后,研究了功率因数校正变换器的功率流向并提出了直接功率传递的概念.在一个带功率因数校正的AC/DC变换器中,为了实现功率因数校正并同时获得稳定的输出,至少需要两个基本的变换器;根据基本变换器中功率分量的不同,可以获得不同的拓扑结构;分析了不同拓扑的构成方式和效率,提出了直接功率传递的概念.最后,研究了一种新型的可实现直接功率传递的单级功率因数校正变换器.详细分析了该变换器的工作原理和特性.

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

1.1功率因数校正的背景

1.2功率因数校正技术的发展

1.3功率因数校正技术的基本分类

1.3.1无源功率因数校正技术

1.3.2两级有源功率因数校正技术

1.3.3单级有源功率因数校正技术

1.4本文的研究目的和内容安排

1.4.1研究目的

1.4.2内容安排

第二章Boost型单级功率因数校正变换器的研究

2.1基本的Boost型单级PFC变换器

2.1.1基于Boost变换器的“电压跟随器”PFC电路

2.1.2单级PFC变换器

2.2 Boost型单级PFC变换器装置的实验分析与探讨

2.2.1 Boost型单级PFC变换器装置的实验分析

2.2.2 Boost型单级PFC变换器的主要缺点和解决方法的探讨

2.3 Boost型单级PFC变换器的拓扑结构分析

2.3.1三端模式与两端模式的拓扑结构

2.3.2三端模式与两端模式拓扑结构之间的关系

2.4本章小结

第三章PFC变换器的功率流向分析及直接功率传递概念的提出

3.1 PFC变换器的功率流向及其结构分析

3.1.1 PFC变换器的功率分析

3.1.2PFC变换器的结构分析

3.2直接功率传递概念的提出

3.3本章小结

第四章实现直接功率传递的新型单级功率因数校正变换器的研究

4.1实现直接功率传递的单级PFC变换器

4.1.1实现功率因数校正和直接功率传递的单元电路

4.1.2基于Flyback Cell的单级PFC变换器

4.2基于FlybackCell的单级PFC变换器装置的实验分析

4.2.1中间储能电容电压的分析

4.2.2 Flyback Cell两种工作状态的分析

4.2.3整机效率的分析

4.2.4功率因数和输入电流谐波的分析

4.3本章小结

第五章基于Flyback Cell的单级功率因数校正变换器的设计

5.1电路设计

5.1.1 EMI滤波器的设计

5.1.2控制及驱动电路设计

5.1.3功率元件的选取

5.2磁路设计

5.2.1高频变压器的设计

5.2.2滤波电感的设计

5.3变换器的总体结构

5.4本章小结

图

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢