有源箝位正激式单级PFC变换器的研究

摘要

单级功率因数校正（PFC）技术把PFC变换器和DC/DC变换器结合在一起，共用一个开关管和一套控制电路，能够实现输入电流的整形和输出电压的快速调节。具有结构简单、成本低等优点，适合多种场合的应用。为了节约成本，在低功率应用领域中，PFC技术越来越受到了人们的关注。　　本文研究有源箝位正激式单级PFC变换器。首先对无源PFC技术、有源两级PFC技术和有源单级PFC技术进行了分析和对比，指出了它们各自的优、缺点和适用范围，其次，分析了有源箝位正激式单级 PFC变换器拓扑结构各个工作模态的工作过程，同时提出该变换器的控制原理及控制方法。再次，借助Saber软件对系统的若干关键部分进行了仿真分析。通过对主电路拓扑结构进行稳态工作时的仿真，控制电路的仿真，以及延时与驱动电路的仿真，分析其工作过程和工作波形，验证了理论分析的正确性与可行性。然后，设计了一台试验样机，分别从主电路，控制电路，延时与驱动电路等部分进行设计，给出各部分主要元件参数设计的计算方法以及主要元件的具体选型；同时给出变换器设计主要部分的电路原理图。最后，对变换器PWM驱动波形，主开关管DS、GS波形，变压器次边波形，输入电压与输入电流波形，输出电压波形等进行实验测试。通过实测波形，验证了理论分析及仿真分析的正确性。随后分别测试了样机的功率因数、效率、输入调整率、负载调整率等性能指标，并对谐波进行了分析，测试结果表明了样机的性能指标符合设计要求。

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第一章 绪论

1.1 课题的研究背景与意义

1.2 功率因数校正（PFC）技术的发展概况

1.3 功率因数校正（PFC）技术的分类

1.4 本文研究的内容及其结构

第二章 有源箝位正激式单级PFC变换器的工作原理

2.1 主电路拓扑结构的选择

2.2 PWM控制芯片简介

2.3 闭环反馈控制电路原理分析

2.4 本章小结

第三章 有源箝位正激式单级PFC变换器的仿真分析

3.1 仿真软件介绍

3.2 主电路拓扑结构稳态工作时的仿真分析

3.3 控制电路的仿真分析

3.4 延时与驱动电路的仿真分析

3.5 本章小结

第四章 有源箝位正激式单级PFC变换器的样机设计

4.1 变换器性能指标

4.2 主电路参数设计

4.3 谐振电路参数设计

4.4 控制电路参数设计

4.5 延时与驱动电路参数设计

4.6 本章小结

第五章 实验结果与分析

5.1 实验平台实物图

5.2 额定条件下特性测试

5.3 效率与功率因数测试

5.4 输入调整率测试

5.5 负载调整率测试

5.6 谐波分析

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

附录 PQ型磁芯的基本数据

攻读学位期间主要的研究成果

致谢