单相双级功率因数校正开关稳压电源研究

摘要

开关电源是是电源工程师智慧的结晶，而且在人类不断努力之下电源体积不断缩小、重量不断减轻、效率也不断提高。虽然科技发展使得许多传统的难题得以解决，但是开关电源也有它固有的问题，功率因数比较低。随着开关电源变换器的使用数量不断增多和众多设备的功率不断增大，大量的谐波电流被注入电网，严重影响了电能质量，威胁电网的安全运行，同时增加了电能损耗，降低了经济效益。面对谐波电流的危害，制定IEC1000-3-2标准的国际电工委员会(IEC)，更加明确要求了电路的功率因数校正(PFC)或者谐波电流的降低，这一标准的出台使得电力电子领域的研究人员要对这类问题给出有效的解决方案，总之进行功率因数校正技术的研究很有意义也十分必要。
　　 在有源功率因数校正电路结构中，在不少的情况下，我们一般推荐使用单相双级功率因数校电路而不用单相单级功率因数校正电路，其中的原因不仅是开关管的电压应力大，流过其上面的电流也不小，功率因数校正的结果也比不过双级的，况且也不很成熟。所以单相双级功率因数校正技术研究有着很强的实用意义和使用价值。
　　 文中开始给出了谐波的危害，提出了功率因数校正的必要性和国内外对其研究状况，进而讲了功率因数校正(PFC)的方法和机理，接着对功率因数校正的电路拓扑、控制方法作了综合阐述，指出了当今PFC技术研究的热点问题。有鉴于实际需要，主要研究了APFC+双管正激DC/DC变换器的单相双级功率校正电路，并设计研制了一台采用双环控制的100W试验装置。论文详细计算了关键电路和元器件设计和选取，并且在电路运行情况下测量了电源的数据和波形。
　　 结果得出作者设计的这个开关稳压电源有如下优点：输入电流谐波畸变小，输出电压特性好，变换效率高、功率因数比较高，且进行了电磁干扰性考虑，运行可靠.性能基本达到设计指标。这种开关稳压电源的设计方案在实际应用中具有较强的价值。