基于元件复用的单相无桥倍压式功率因数校正变换器

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作者 丁明远 李浩昱 +2 位作者 赵雷 贲洪奇 王志亮 《电工技术学报》 北大核心 2025年第6期1840-1852,共13页

该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正(PFC)电路拓扑,在Sepic、Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上,通过重构电流路径以实现双变换单元的合并,使元件利用率得以提高,同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出电压下... 该文提出一类元件复用型单相无桥倍压式功率因数校正(PFC)电路拓扑,在Sepic、Cuk、Zeta型双变换单元无桥PFC拓扑的基础上,通过重构电流路径以实现双变换单元的合并,使元件利用率得以提高,同时交流侧的高功率因数特性以及相同输出电压下开关管的低电压应力优势被完全保留。该文详尽分析中间储能单元的换流过程以及电路结构的推衍过程,并进行拓扑的性能比较。考虑到电路工作原理分析过程的类似性,以Sepic型单相无桥倍压式PFC变换器为例,对其进行开关周期的模态分析,推导变换器的输入电流特性、稳态电压增益以及器件应力,并对相关电路参数进行设计。最后,搭建实验样机,实验结果验证了该拓扑推衍方案的可行性以及理论分析与参数设计的正确性。 展开更多

关键词 无桥功率因数校正(PFC)变换器 拓扑推衍 元件复用 倍压式结构

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集成式GaN单开关管功率因数校正变换器

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作者 曹通 秦世清 +4 位作者 何映谊 李婷 张秀梅 杨国锋 卞宝安 《重庆大学学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第7期63-73,共11页

传统的降压型功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器由于存在高谐波电流的缺点,较难满足IEC61000-3-2 C类限值,其应用受到很大限制。文中设计并搭建了一种集成式功率因数校正变换器,该变换器由一个降压PFC变换器和一个反激PF... 传统的降压型功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器由于存在高谐波电流的缺点,较难满足IEC61000-3-2 C类限值,其应用受到很大限制。文中设计并搭建了一种集成式功率因数校正变换器,该变换器由一个降压PFC变换器和一个反激PFC变换器组成,其中降压和反激PFC变换器采用输入并联和输出并联连接方式共用一个GaN开关管和控制电路,降低变换器成本。集成式变换器在临界导通模式(critical conduction mode,CRM)恒定导通时间(constant on time,COT)控制下,反激单元消除了降压输入电流死区的影响,利用降压和反激PFC变换器的优势和GaN开关管的优异性能,变换器可以在宽电压输入范围下实现高效率和低总谐波失真。文中介绍了电路结构和工作原理,通过PSIM(power simulation)仿真验证理论推导的正确性,最后搭建了满载效率为94.1%的120 W样机,验证了该方案的可行性。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 氮化镓 集成式 低总谐波失真

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单级功率因数校正变换器中的低频不稳定现象研究 被引量：8

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作者 戴栋 李胜男 +1 位作者 张波 马西奎 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第18期1-5,共5页

研究了由Boost变换器和Forward变换器级联构成的单级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器中的低频不稳定现象。通过数值仿真观察了系统随着输出功率增大时出现的低频振荡现象及其对输入电流总谐波畸变的影响。根据Forward... 研究了由Boost变换器和Forward变换器级联构成的单级功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器中的低频不稳定现象。通过数值仿真观察了系统随着输出功率增大时出现的低频振荡现象及其对输入电流总谐波畸变的影响。根据Forward变换器电感电流导电模式的临界条件得到了相应的稳定性边界,并对低频不稳定现象的边界碰撞分岔本质进行分析和讨论。通过实验研究,验证仿真结果。该文的研究有助于更好地理解单级PFC变换中的动力学行为,对该系统参数设计也具有一定的参考价值。 展开更多

关键词 单级功率因数校正变换器 低频不稳定 边界碰撞 功率因数

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升压型功率因数校正变换器的改进线性自抗扰电压环控制 被引量：3

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作者 刘鑫磊 张犁 刘淇 《电网技术》 EI CSCD 北大核心 2023年第12期5238-5246,共9页

为进一步提高升压型功率因数校正变换器的抗干扰能力和动态响应性能,提出了一种基于线性自抗扰(linear active disturbance rejection control,LADRC)的改进控制策略。在线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的基... 为进一步提高升压型功率因数校正变换器的抗干扰能力和动态响应性能,提出了一种基于线性自抗扰(linear active disturbance rejection control,LADRC)的改进控制策略。在线性扩张状态观测器(linear extended state observer,LESO)的基础上引入广义扰动补偿算子(generalized disturbance compensation operator,GDCO)使观测器快速预估补偿扩张状态,在不引入高频噪声的前提下提高了观测器的灵敏度,为电压外环控制器增加了自由度。详细分析了不同GDCO参数对系统抗扰性能和动稳特性影响,并给出了参数选择方法。搭建了1kW的升压型功率因数校正变换器样机,并进行了仿真和实验验证,结果表明相比于电压外环采用传统PI控制或线性自抗扰控制,所提LADRC-GDCO控制可在同样网侧电流谐波下,进一步提升了变换器的动态响应和抗干扰能力。 展开更多

关键词 升压型功率因数校正变换器 线性自抗扰控制 广义扰动补偿算子 动态响应

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三态Boost PFC变换器的高功率因数和轻载效率提升方法研究

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作者 杨平 范文 +1 位作者 胡富平 彭晨光 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第6期2371-2380,共10页

工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制... 工作于伪连续导电模式(pseudo-continuous conduction mode,PCCM)的三态Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器采用传统解耦控制,在输入电压增大时,存在功率因数较低的问题。文中结合三态Boost PFC变换器具有两个控制自由度的特点,从变换器的输入电流表达式出发,提出一种三态Boost PFC变换器的变占空比正弦参考电流控制方法,采用变占空比控制变换器的主开关管,正弦参考电流控制续流开关管,并对变换器参数和控制环路进行设计。相比于传统解耦控制的,变占空比正弦参考电流控制的三态Boost PFC变换器具有更高的功率因数,同时也具有快速动态响应与宽负载范围的优点。在此基础上,针对三态Boost PFC变换器轻载效率低的问题,提出混合模式控制方法提升其轻载效率。最后,通过一台400W的实验样机验证理论分析。 展开更多

关键词 三态Boost功率因数校正变换器 变占空比正弦参考电流控制 高功率因数

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Boost型PFC变换器的自适应超螺旋全局滑模控制 被引量：5

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作者 王业琴 杨艳 +2 位作者 李正豪 张卫星 李磊 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第4期111-119,130,共10页

针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持... 针对Boost型功率因数校正(PFC)变换器,提出一种自适应超螺旋全局滑模控制(ASTTSMC)方法。该方法可以保证PFC变换器在理想工作条件下具备良好的性能,并且在面对负载突变、电网电压波动和电感参数变化等系统不确定性情况下时仍然能够保持全局鲁棒性。在控制律的设计中,采用全局滑模控制作为基准模型,从而确保系统在整个响应过程都具有鲁棒性;同时,切换项采用自适应超螺旋算法,考虑系统不确定项,通过自适应超螺旋算法中的切换增益参数来改善系统潜在的“抖振”现象;此外,基于李雅普诺夫稳定定理证明了所设计控制系统的稳定性。实验结果表明,在理想工作条件下和系统存在不确定性的情况下,该方法都能够有效改善网测电流的质量和提高变换器的功率因数,验证了该方法的有效性和所设计控制器的鲁棒性。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 全局滑模 超螺旋算法 自适应控制 鲁棒控制

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单级Boost桥式PFC变换器的Buck启动策略研究 被引量：10

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作者 王大庆 贲洪奇 孟涛 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第9期25-33,共9页

单级桥式功率因数校正(power factor correction,PFC)AC/DC变换器结构特点,导致启动过程中输入电感中电流较大,容易发生过流,影响系统的可靠性。结合有源钳位单级PFC变换器结构特点,提出一种基于Buck模式的启动策略,通过改变启动过程中... 单级桥式功率因数校正(power factor correction,PFC)AC/DC变换器结构特点,导致启动过程中输入电感中电流较大,容易发生过流,影响系统的可靠性。结合有源钳位单级PFC变换器结构特点,提出一种基于Buck模式的启动策略,通过改变启动过程中开关管的开关时序,有效抑制输入电感过流。该策略具有不增加主电路复杂程度、不改变电路正常工作状态、不影响系统性能等优点。介绍启动过程,建立简化模型,并在此基础上分析启动过程中输入电感电流的变化情况,设计启动占空比,最后进行实验研究。实验结果验证了理论分析的正确性,表明该策略能够有效抑制单级桥式PFC变换器启动过程中输入电感过流。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 单级桥式 有源钳位 输入电感过流 Buck启动策略

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伪连续导电模式Boost PFC变换器研究 被引量：4

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作者 张斐 许建平 +1 位作者 杨平 阎铁生 《电子科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期705-710,共6页

分析工作于伪连续导电模式(PCCM)的Boost功率因数校正(PFC)变换器,设计电压环与电流环并行的控制环路。针对传统连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)Boost PFC变换器负载功率范围受限的问题,研究以负载电流为基准量实时调整参考电... 分析工作于伪连续导电模式(PCCM)的Boost功率因数校正(PFC)变换器,设计电压环与电流环并行的控制环路。针对传统连续导电模式(CCM)和不连续导电模式(DCM)Boost PFC变换器负载功率范围受限的问题,研究以负载电流为基准量实时调整参考电流的控制策略,给出其网侧输入电流和功率因数的表达式。为了在宽输入电压范围内提高正弦参考电流控制三态PCCM Boost PFC变换器的功率因数(PF),提出非正弦参考电流控制算法。此外建立小信号模型给出其频域分析结果。最后通过实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 高功率因数 功率因数校正变换器 伪连续导电模式 三态 宽负载范围

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1kW最小电压有源箝位PFC变换器 被引量：14

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作者 冯波 徐德鸿 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2004年第4期29-33,共5页

提出了最小电压有源箝位(MVAC)功率因数校正变换器电路,将辅助开关与谐振电感和箝位电容串联支路并联,谐振电感可以抑止二极管的反向恢复电流,有效的减少由二极管反向恢复引起的损耗,箝位电容箝位谐振电感在主开关关断时所产生的电压应... 提出了最小电压有源箝位(MVAC)功率因数校正变换器电路,将辅助开关与谐振电感和箝位电容串联支路并联,谐振电感可以抑止二极管的反向恢复电流,有效的减少由二极管反向恢复引起的损耗,箝位电容箝位谐振电感在主开关关断时所产生的电压应力。主开关和辅助开关均可实现 ZVS 开关,变换器具有电压应力较低的特点。该文分析了最小电压有源箝位功率因数校正变换器中功率器件的电压应力和软开关条件,研制了一台 1kW 最小电压有源箝位功率因数校正变换器。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 辅助开关 1kW最小电压有源箝位PFC变换器 MVAC

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基于PFC电路直流纹波抑制的二阶自适应滑模控制器设计 被引量：4

10

作者 马辉 曾雨涵 +3 位作者 苗桂喜 曾斌 卢云 黄悦华 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第13期5258-5268,I0020,共12页

文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工... 文中提出一种背靠背型中性点钳位式(back-to-back neutral point clamped,BT-NPC)功率因数校正(power factor correction,PFC)电路,并设计二阶自适应滑模控制方法用于提高电路鲁棒性与降低电流谐波含量。首先,分析所提三电平PFC电路工作特性,推导该电路的等效模型及其模态扰动,并分析模态扰动量对其工作特性的影响;然后,结合高阶滑模理论与自适应控制两者的优点,设计二阶自适应滑模控制器,既使电路具有变结构控制的良好鲁棒性,又能最大限度的减小控制震颤。同时,基于电流带宽分析,设计比例谐振控制器补偿交流电流与工频相位,并设计基于扩张状态观测器的直流电压采样滤波方法,用于消除二倍频纹波造成的电流谐波影响。最后,基于BT-NPC电路,搭建220 V/50 Hz、1 kW/400 V的实验样机,实验结果验证所提变换器的可行性和控制方法的有效性。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 扩张状态观测器 滑模控制器 纹波抑制

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基于混沌扩频无损吸收的共模EMI抑制方法 被引量：2

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作者 樊玮丰 李国进 陈延明 《广西大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2023年第2期384-392,共9页

针对高频开关电源电磁干扰过大的问题,提出一种无损吸收与混沌扩频结合的共模传导电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)抑制方法。无损吸收电路把吸收电容的能量回馈电源或者传送给负载,提高变换电路的效率,并且其吸收电容的取... 针对高频开关电源电磁干扰过大的问题,提出一种无损吸收与混沌扩频结合的共模传导电磁干扰(electromagnetic interference,EMI)抑制方法。无损吸收电路把吸收电容的能量回馈电源或者传送给负载,提高变换电路的效率,并且其吸收电容的取值可以比常规的吸收电容更大,可以更好地抑制d u/d t;混沌扩频技术可以使EMI频谱均匀化,减小噪声峰值,是进一步抑制共模EMI的重要和有效的手段。采用Boost功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器作为分析对象,研究混沌扩频无损吸收的共模EMI抑制效果,首先建立无损吸收PFC变换器的共模EMI等效模型,然后基于该模型推导了混沌扩频调制下的功率谱密度函数,并进行仿真分析,最后搭建了实验样机,进行相关的EMI测试。实验结果表明:混沌扩频无损吸收能有效降低PFC变换器的共模EMI。 展开更多

关键词 功率因数校正变换器 无损吸收 混沌扩频 共模噪声 功率谱密度

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控制电容参数对DCVM Cuk PFC稳定性的影响 被引量：2

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作者 余铁钞 周群 +2 位作者 吕寻斋 刘雪山 刘天成 《电源学报》 CSCD 北大核心 2020年第2期55-62,共8页

对控制电容参数的改变导致不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器存在的慢尺度分岔现象进行了研究。基于谐波平衡法和Floquet理论对系统进行分析,研究结果表明:减小控制电容,系统由稳定发生倍周期分岔继而进入混沌,在分岔过程中系统... 对控制电容参数的改变导致不连续电容电压模式Cuk功率因数校正变换器存在的慢尺度分岔现象进行了研究。基于谐波平衡法和Floquet理论对系统进行分析,研究结果表明:减小控制电容,系统由稳定发生倍周期分岔继而进入混沌,在分岔过程中系统模态没有改变,这与主电路电容引起混沌时电路存在多种模态无规律切换显著不同。并给出了输入电压和负载分别变化时,控制电容的临界稳定值。最后,通过电路实验验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 Cuk功率因数校正变换器 不连续电容电压模式 慢尺度分岔 FLOQUET理论

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CCM模式下单相Boost APFC电流的解析计算方法 被引量：1

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作者 薛飞 《电力系统及其自动化学报》 CSCD 北大核心 2023年第4期109-115,共7页

针对单相Boost有源功率因数校正APFC(active power factor correction)变换器效率分析存在计算量大的问题,基于单相Boost APFC变换器在连续导通模式CCM(continuous conduction mode)下的基本工作原理,提出了一种高精度快速解析法。首先... 针对单相Boost有源功率因数校正APFC(active power factor correction)变换器效率分析存在计算量大的问题,基于单相Boost APFC变换器在连续导通模式CCM(continuous conduction mode)下的基本工作原理,提出了一种高精度快速解析法。首先,提取出其对损耗和效率有影响的特征电流波形;然后,经过数学推导,采用解析法计算单相Boost APFC变换器特征电流的数学表达式;最后,开发了一台3 kW单相Boost APFC变换器样机。实验结果表明,提出的解析法能够快速有效地对单相Boost APFC变换器的电流进行准确分析,为其损耗计算和效率分析提供先导理论支撑。 展开更多

关键词 有源功率因数校正变换器 特征电流 电流波形 解析法 高精度

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