单相两级式PFC电源研究

摘要

电力电子技术的飞速发展，使得开关电源的性能不断提升，开关电源以优异的性能和相对低廉的价格应用在农业、工业、国防和日常生活等各个领域。开关电源在使用过程中会产生谐波，而其大量的使用会对电力系统产生严重的谐波污染，严重影响电力设备的正常运行。大量的谐波流过线路造成了能量的消耗。近年来，由电力电子设备产生的谐波对电力系统的污染日益受到重视。
　　为较有效的改善电能质量，电力电子设备中通常采用功率因数校正(PFC)技术。现在的功率因数校正技术主要集中研究提升功率设备的功率密度和效率上，适用于中小功率场合的临界模式PFC(BCM)，相对于连续模式(CCM)，可实现二极管电流的过零点自然关断和开关管零电流开通。采用两相交错后，可以减少磁芯的体积，降低导通损耗，并且输入电流纹波大幅度的减少。
　　本文简述了功率因数校正电路和双管正激电路的发展概况，针对两级式功率前级通常采用Boost电路拓扑的特点，将临界模式的功率因数校正电路与双管正激电路相结合，减少后级DC/DC变换器的电压应力。文中给出了交错Boost模式功率因数校正电路的原理，给出电路的参数设计，采用UCC28063和TL494制作了带PFC预调制的双管正激电源。
　　PFC电感中不同时间段的开关频率和峰值电流不同，本文采用分段积分的方法，求得PFC电感的功率损耗。针对交错模式下PFC开关频率变化，小信号建模困难，本文采用电荷守恒的原理，简化了建模过程。

目录

声明

1 绪 论

1.1 功率因数校正的背景与意义

1.2 功率因数的定义

1.3 功率因数校正技术

1.4 功率因数校正的控制方式

1.5 DC/DC变换器的发展

1.6 本文研究的主要内容

2 前级PFC电路工作原理和分析

2.1 BCM Boost PFC工作模式及原理分析

2.2 交错BCM Boost PFC原理分析

3 双管正激电路的工作原理和分析

3.1 基本原理分析

3.2 器件电压应力的分析

4 前级交错PFC电路的设计

4.1 主电路的设计

4.2 系统控制电路的设计

4.3 EMI的滤波电路

4.4 辅助电源的设计

5 后级双管正激DC/DC变换器的设计

5.1 主电路的设计

5.2 控制电路设计

6 仿真及实验结果分析

6.1 仿真

6.2 实验及分析

7 结论与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

附录A

附录B

附录C

致谢

作者从事科学研究和学习经历简介

攻读硕士学位期间主要成果