单周期控制的软开关无桥升压PFC电路的研究

摘要

现阶段，谐波污染已经成为电力系统主要的污染源。解决公用电网的谐波污染问题和提高公用电网品质最好的方法就是使用功率因数校正技术，减少电路的谐波污染并提高功率因数。功率因数校正技术的方法是通过改进电力电子设备本身，使电路从实质上彻底解决谐波污染问题，大大降低或消除谐波污染，从而提高电网功率因数。
　　 本文研究了在CCM模式下的软开关无桥升压PFC主电路以及电路的单周期控制方法。本文综合无桥升压PFC主电路、软开关电路以及单周期控制方法优点，设计了基于单周期控制的软开关无桥升压PFC电路，解决了传统PFC电路的通态损耗和开关损耗大、控制结构复杂、实际电路体积庞大等缺点，使PFC电路拓扑应用于中大功率的场合。
　　 重点研究了无桥升压PFC主电路拓扑结构和工作模式，以及无桥电路的各种电流、电压采样电路。分析了软开关技术的基本原理、发展状况以及各种分类，并研究分析了无桥PFC软开关技术的各种电路。通过选用无桥主拓扑和软开关电路降低了电路中的通态损耗、开关损耗以及开关噪声，并提高了整个系统的效率。
　　 以Boost电路为例分析了单周期控制的基本理论，并对单周期控制IR1150芯片的结构及外围电路做了简单介绍。在分析单周期控制的PFC电路稳定性的基础上，简要介绍了单周期控制在其它电流控制技术方面的应用。
　　 设计研究了2.5kW单周期控制的软开关无桥Boost PFC电路，分别给出了主电路、软开关电路和控制电路各参数的设计与计算方法，并进行了详细的推导计算。
　　 最后利用Matlab/Simulink对软开关无桥升压PFC电路进行建模和仿真分析，验证了电路可行性及优势；还通过搭建硬件实验电路对单周期控制软开关无桥PFC电路的设计进行实际的分析，电路的实验波形数据分析结果验证了电路的正确性与可行性。