对称性电压源型充电泵PFC AC/DC变换器研究

摘要

大量的电力电子装置的使用给电网造成非常严重的谐波污染，为了使它们的输入电流谐波满足相关的谐波标准，必须在其输入侧加入功率因数校正 (PFC)环节。单级PFC技术是当前电力电子技术研究的热点之一。20世纪90年代中后期，一种新型单级功率因数校正变换器——充电泵高功率因数变换器的研究引起关注，并且应用于电子镇流器和AC/DC变换器中。本文在总结国内外充电泵高功率因数变换器的基础上，提出了一种对称性电压源型充电泵功率因数校正(VS-CPPFC)AC/DC变换器，并对它进行了详细的分析与讨论。
　　 本文以对比为主线，将对称性VS-CPPFC变换电路与带钳位二极管VS-CPPFC变换电路进行比较。首先详细分析了一种带钳位二极管的VS-CPPFC变换电路的工作模态和性能，针对该电路的不足之处提出了一种改进的方案，即对称性VS-CPPFC变换电路，并详细分析了此电路工作模态，推出了电路的高功率因数条件。然后，对这两种电路进行仿真分析与比较，进一步证明了改进方案的正确性及可行性。最后设计了一台实验装置，介绍了电路中主要参数和元件的选取，以及控制电路的各个组成部分和功能，并给出了电路的实验波形和实测数据。通过理论分析、仿真研究和实验的验证，证实了本文所提出的对称性VS-CPPFC AC/DC变换电路的合理性和可行性。与传统的充电泵电路相比，所提出的改进电路可使输入滤波的频率提高一倍，减小滤波电感的体积和重量，而且电路可实现开关管的零电压开通，减少开关损耗。