功率因数校对电路中的boost的功用

2017-09-07 14:54分类：电子技术阅读：

传统的AC/DC电路选用不行控整流电路和电解电容滤波以得到波形滑润的直流电压。因为运用了非线性元件和储能元件，使得输入电流波形畸变而包括很多谐波，电网输入端功率因数低，只需0.5～0.7摆布，因此选用功率因数校对技能是必要的。

传统的有源功率因数校对电路(APFC)由二极管桥式整流电路加Boost升压改换器构成，如图1所示。这种APFC电路可得到较高的功率因数，满意谐波规范的恳求。图1中，在任一时间电路中总有三个半导体器材处于作业状况。体系的通态损耗由两有些构成：前端整流桥中两个二极管导通压降带来的损耗及后级 Boost改换器中功率开关管或许续流二极管的导通损耗。跟着改换器功率等级和开关频率的行进，体系的通态损耗显着添加，全体功率下降。关于这一疑问，文献【1】提出一种一样具有PFC功用且通态损耗低的无桥Boost拓扑，如图2所示。在无桥Boost拓扑中，沟通输入不需经过整流桥整流而直接加在输入端，任一时间电路中只需两个半导体器材导通，其一个工频周期的作业进程如图3所示。
无桥Boost电路中，开关管S1、S2驱动信号一样，两管一同导通和关断。关于工频沟通输入的正负半周期而言，无桥Boost电路能够等效为两个电源电压相反的Boost电路的组合。S1、S2导通时，恰当于作业在Boost电路的电感储能进程。开关管关断时，在工频正半周期内，S2反向寄生体二极管与二极管D1导通续流;负半周期则由S1寄生体二极管与二极管D2完毕续流进程。较传统的APFC电路，无桥Boost电路中导通器材少，通态损耗低;一同储能电感的方位移至沟通侧，下降了EMI搅扰，适用于中大功率的功率因数校对电路。
2　功率因数校对完毕办法回想
功率因数校对电路经过操控输入电流盯梢输入电压的改动，不断调度输入电流波形，使其迫临正弦波，以抵达单位功率因数。常用的操控AC/DC电路完毕APFC的办法，依据采样变量的办法能够分为电压型和电流型。

电压型操控办法也被称之为“电压随从器”。当电路作业在断续状况(DCM)时，在一个开关周期内坚持恒频恒占空比操控，功率级电路关于电网而言可等效为纯阻性负载，则输入电流随从电网电压，功率因数近似为1。这种操控办法仅需对输出电压采样，操控电路简略。但断续状况下，主电路开关管上电流应力高，EMI搅扰大，输入电流波形有不行避免的畸变【2】。
多见的电流型功率因数校对有峰值电流型和均匀电流型。依据操控体系理论，关于Boost等二阶电路拓扑，为抵达最优操控作用，一般恳求有两个独立的反响操控变量。电流型操控办法采样电压和电流信号，对电路进行双闭环操控。电流型功率因数操控电路较为杂乱，一般需求运用传感器查看输入电压、输入电流并运用乘法器完毕，操控电路本钱高。文献【3】提出的单周期操控办法不需求查看输入电压即可完毕功率因数校对。这篇文章依据单周器操控原理，提出了一种选用单周器操控的无桥Boost电路拓扑，操控电单，理论上可得到单位功率因数。
3　单周期操控无桥Boost作业原理剖析
单周期操控是一种新颖的非线性操控办法。一般对开关电源等非线性体系选用非线性操控战略，操控作用比照好。单周期操控的底子思维是在每个开关周期内令开关变量的均匀值与操控参看量持平或成份额。单周期操控的利益是能够主动消除一个周期内的稳态和瞬态过失，动态照顾快;且因为频率固定，适宜于PWM操控。单周期操控器由时钟、锁存器、带复位开关的积分器和比照器等仿照器材构成。图4给出了单周期操控的无桥Boost电路拓扑，该拓扑以电感电流和输出电容电压为开关变量对电路闭环操控完毕PFC功用。

为了简化剖析，假定图4中：1. 输出滤波电容满意大，每个开关周期内，输出可视为电压源。2. 开关周期远小于电网电压的工频周期。
由上文可知，无桥Boost电路在任一时间的作业状况能够对等于一个传统的单开关Boost电路。稳态电流接连的状况下，一个开关周期体系电压增益为：

为了抵达功率因数校对的意图，PFC操控电路使沟通侧输入电流随从输入电压，Boost改换器有关于电网呈电阻性，则输入电流为：

为等效输入电阻。
稳态时，每个开关周期内以均匀电感电流标明输入电流，概括(1)、(2)式得到：

当(3)式经过操控回路完毕时，即可完毕功率因数校对。电流查看电阻