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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无电流传感复合前馈控制无桥功率因数校正变换器

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作者 卢伟国 胡凌鹤 +2 位作者 罗海魁 白月 张婷婷 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第14期4445-4455,共11页

有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电... 有源功率因数校正(APFC)是AC-DC变换器的重要组成部分,其目的是改善输入侧电能质量,提高系统功率因数。传统的有源电流控制功率因数校正(PFC)变换器需要准确地提取升压电感电流,而双二极管式无桥PFC变换器升压电感位于整流部分之前,电感电流不再是单一方向流动,这使得其电流采样电路相比更复杂。为此该文提出一种基于观测器的无电流传感方案。方案中针对占空比误差的不确定影响修正了无桥PFC电流观测器算法,实现了占空比误差自适应的电流观测器,进一步基于所提观测器实现对负载信息的观测,设计出无电流传感的复合前馈控制方案,运用负载观测信息改进电流内环参考形式,同时利用输出电压纹波观测值进行2次谐波前馈补偿,最终实现无电流传感控制条件下变换器高动态响应设计。该文搭建了225 W单相双二极管式无桥PFC的实验样机,实验结果表明,在开关频率100 kHz时电流观测精度达到96.75%,所提控制方案输入电流的总谐波畸变率(THD)含量约为5%,功率因数(PF)约为99.85%,半载动态响应时间10 ms,相比于传统PI控制无桥PFC变换器提高了约90%。 展开更多

关键词 无桥PFC变换器 电流观测器 前馈控制 动态响应 占空比自适应

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一种可工作于CCM模态的高效图腾柱无桥PFC变换器 被引量：15

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作者 章治国 李世锋 +2 位作者 李鑫 程鹏铭 罗全明 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第5期1957-1967,共11页

提出一种具有零电压开通(zero-voltageswitching,ZVS)和零电流关断(zero-current switching,ZCS)的可工作于CCM腾柱式无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)电路拓扑。该拓扑在传统图腾柱无桥PFC的基础上,通过增加辅助谐振支... 提出一种具有零电压开通(zero-voltageswitching,ZVS)和零电流关断(zero-current switching,ZCS)的可工作于CCM腾柱式无桥功率因数校正(power factor correction,PFC)电路拓扑。该拓扑在传统图腾柱无桥PFC的基础上,通过增加辅助谐振支路来实现功率开关管(MOSFET)的ZVS导通,同时辅助谐振支路亦可有效地抑制其体二极管电流的di/dt,实现ZCS关断,极大地缓解了MOSFET体二极管反向恢复问题;工作在电流断续模态下的辅助谐振支路,其开关管均能实现零电流开通,变换器的所有开关管均工作在软开关状态。该拓扑克服传统硅基图腾柱无桥PFC的MOSFET体二极管反向恢复问题,以及只能工作在电流断续导电模式或临界导电模式的限制,拓宽其工作范围,与传统图腾柱式无桥PFC电路相比,有更高的效率和功率密度。基于对所提出变换器的工作原理和稳态特性的分析,设计一台实验样机,实验结果验证了该拓扑方案的可行性和有效性。 展开更多

关键词 图腾柱无桥PFC变换器 零电压开通 零电流关断 连续导电模式 辅助谐振支路

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宽输出电压范围集成Buck型无桥PFC变换器 被引量：12

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作者 吴红飞 张炎锋 杨帆 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第22期6655-6661,共7页

提出一种集成Buck型无桥有源功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制方法。变换器能够工作于升压模式或降压模式,使得直流侧电压能够在宽范围内调节;采用载波层叠脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制策略,使变... 提出一种集成Buck型无桥有源功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器及其控制方法。变换器能够工作于升压模式或降压模式,使得直流侧电压能够在宽范围内调节;采用载波层叠脉宽调制(pulse width modulation,PWM)控制策略,使变换器能够根据网侧电压和直流侧电压的大小关系能够自动工作于单级模式或准单级模式,集成Buck变换器仅需处理部分功率,大部分功率只需经过单级变换,且在直流电压低于电网电压峰值时实现三电平输出,有效减小了导通和开关损耗,提升了整体效率。文中详细分析变换器的工作原理、控制策略及特性,通过实验验证所提出的集成Buck型无桥PFC、变换器及其控制方法的正确性和有效性。 展开更多

关键词 AC/DC变换器 无桥PFC变换器 准单级变换 三电平

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一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器 被引量：1

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作者 刘入铫 沈霞 +2 位作者 陈锐 向俊君 王志豪 《电气工程学报》 CSCD 2023年第3期206-215,共10页

传统隔离型SEPIC功率因数校正(Power factor correction, PFC)变换器的开关管电压应力大,且因输入端整流桥的存在,自身效率难以进一步提升。使用无桥PFC和有源钳位技术对SEPICPFC变换器进行改进,提出了一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC... 传统隔离型SEPIC功率因数校正(Power factor correction, PFC)变换器的开关管电压应力大,且因输入端整流桥的存在,自身效率难以进一步提升。使用无桥PFC和有源钳位技术对SEPICPFC变换器进行改进,提出了一种有源钳位隔离型无桥SEPIC PFC变换器,通过使用开关管和快恢复二极管替代整流桥,改善了变换器效率;通过运用有源钳位技术,实现了开关管的软开关,降低了开关管的电压应力,并进一步提高了变换器效率。最后,设计了一台输出功率为70W的应用于飞机座椅电源的试验样机,仅使用一级变换器就实现了高功率因数、高效率和输入输出的隔离,验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 功率因数校正 SEPIC变换器 有源钳位 无桥变换器

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无桥DBPFC变换器的虚拟超局部优化控制策略 被引量：1

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作者 郑宏 郭其金 沈建杨 《电测与仪表》 北大核心 2023年第8期20-25,共6页

针对传统平均电流控制的无桥Dual-Boost功率因数校正(DBPFC)变换器存在功率因数低、总谐波失真大、动态响应速度慢以及输出电压纹波较高等不足,文章提出一种虚拟超局部优化控制策略。通过坐标变换的方法建立了变换器在虚拟dq模式下的工... 针对传统平均电流控制的无桥Dual-Boost功率因数校正(DBPFC)变换器存在功率因数低、总谐波失真大、动态响应速度慢以及输出电压纹波较高等不足,文章提出一种虚拟超局部优化控制策略。通过坐标变换的方法建立了变换器在虚拟dq模式下的工作模型,实现对电流的无静差跟踪,并在此基础上设计了一种超局部优化控制策略,改善了基于数学模型设计的电流控制器对参数变化及内、外部扰动敏感的缺陷,克服控制器对参数的依赖。仿真和实验结果表明,文章所提虚拟超局部优化控制的无桥DBPFC变换器的功率因数可达0.996,总谐波失真为4.93%,且具有良好的动态响应能力和较高的电能质量水平。 展开更多

关键词 无桥DBPFC变换器 虚拟dq模式 超局部优化控制 电能质量

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一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器 被引量：9

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作者 孙凯 贲洪奇 +2 位作者 孟涛 赵志强 丁明远 《电工技术学报》 EI CSCD 北大核心 2022年第8期1991-2005,共15页

针对单级无桥隔离型功率因数校正(PFC)变换器存在开关管电压应力大,工作于降压模式时,总谐波畸变率(THD)高、功率因数(PF)低的问题,提出一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器。该变换器采用双绕组分裂电容的结... 针对单级无桥隔离型功率因数校正(PFC)变换器存在开关管电压应力大,工作于降压模式时,总谐波畸变率(THD)高、功率因数(PF)低的问题,提出一种具有宽输出调压范围与低电压应力的单级无桥隔离型PFC变换器。该变换器采用双绕组分裂电容的结构,降低了开关管与二极管的电压应力。通过引入工频开关管,消除变换器工作于降压模式时的输入电流畸变,实现降压模式下的高功率因数,从而有效拓宽输出电压的调节范围。变换器工作于断续导通模式(DCM)时,可实现二极管的零电流关断(ZCS)。详细分析变换器的工作原理和运行特性,并通过软件进行仿真证明,最后通过搭建一台50W实验样机,验证了该变换器能工作于较宽输出电压范围,具有开关管电压应力小、功率因数高、控制简单和转换效率高等优点。 展开更多

关键词 单级无桥隔离型PFC变换器 宽输出调压范围 低电压应力 高功率因数

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断续模式无桥Boost PFC变换器的研究 被引量：4

8

作者 高伟俊 陈乾宏 《电源学报》 CSCD 2017年第4期173-177,182,共6页

相较于传统的Boost PFC变换器,无桥Boost PFC变换器省略了开关管前的整流桥,大大提高了变换器的效率。首先主要讨论电流断续模式下无桥Boost PFC的工作原理,推导理想状态下其PF的表达式和电感的计算,探讨实际工作中电路寄生参数对电感... 相较于传统的Boost PFC变换器,无桥Boost PFC变换器省略了开关管前的整流桥,大大提高了变换器的效率。首先主要讨论电流断续模式下无桥Boost PFC的工作原理,推导理想状态下其PF的表达式和电感的计算,探讨实际工作中电路寄生参数对电感电流畸变的影响。然后针对DCM Boost PFC仅适用于中小功率场合这一缺点,引入了交错并联技术,提升了电路的功率量级。最后分别完成了单路500 W和两路交错1 kW的变换器样机实验,实验结果验证了理论分析的正确性。 展开更多

关键词 功率因数校正 无桥Boost变换器 电流断续模式 交错并联技术

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一种具有正输出电压的无桥CUK PFC变换器 被引量：1

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作者 皇甫宜耿 王爱本 +3 位作者 赵犇 马雨辉 马瑞 夏磊 《西北工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第3期611-616,共6页

传统的CUK PFC变换器输出电压为负,需要附加反相放大器电路,增大了变换器的体积和成本。提出了一种新型无桥CUK PFC变换器拓扑,该拓扑在无需附加反相放大器电路的情况下使变换器输出电压为正,具有控制简单、高效率、低成本的优点。通过... 传统的CUK PFC变换器输出电压为负,需要附加反相放大器电路,增大了变换器的体积和成本。提出了一种新型无桥CUK PFC变换器拓扑,该拓扑在无需附加反相放大器电路的情况下使变换器输出电压为正,具有控制简单、高效率、低成本的优点。通过拓扑优化减少了1个输入电容,并使2个二极管从高频的大电流转换为工频的小电流工作状态,可选取普通整流二极管代替快恢复二极管,从而降低了变换器的体积和成本。该变换器工作在不连续导通模式下,不需要电流控制环,从而简化了控制电路。另外,主开关在零电压开关(ZVS)条件下导通,输出二极管在零电流开关(ZCS)条件下关断,降低了开关损耗,提高了变换器的效率。在PSIM中搭建了仿真模型,并制作了额定功率150 W的试验样机,验证了所提变换器的有效性和优越性。实验结果表明,在额定输入条件下,功率因数(PF)为0.9957,输入电流的总谐波失真(THD)为3.78%。 展开更多

关键词 无桥CUK PFC变换器 功率因数校正 不连续导通模式 零电流开关

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一种高功率因数无桥Cuk PFC变换器 被引量：11

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作者 沈艳霞 蔡成超 李家成 《电机与控制学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第12期93-98,共6页

针对传统桥式功率因数校正(PFC)变换器存在二极管整流桥导致开通损耗大、效率低且只能升压的特点,提出了一种高功率因数无桥Cuk PFC变换器拓扑。该拓扑由共用输入的2个Cuk变换器并联实现无桥;在该PFC变换器中引入填谷电路,使中间电容的... 针对传统桥式功率因数校正(PFC)变换器存在二极管整流桥导致开通损耗大、效率低且只能升压的特点,提出了一种高功率因数无桥Cuk PFC变换器拓扑。该拓扑由共用输入的2个Cuk变换器并联实现无桥;在该PFC变换器中引入填谷电路,使中间电容的容值和耐压值均减小为原来的一半,从而用薄膜电容代替原来的电解电容。无桥Cuk PFC变换器不仅消除了二极管整流桥,减少了输入电流流经半导体元件的数量,而且输入电流连续,具有良好的抗干扰性能。对断续导通模式(DCM)的无桥Cuk PFC变换器工作原理和工作特性进行了详细分析,仿真和实验结果验证了所提拓扑的可行性和有效性。 展开更多

关键词 功率因数校正 断续导通模式 无桥Cuk变换器 填谷电路

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基于无源均流的谐振式无桥型Boost LED驱动电源 被引量：1

11

作者 史旭 刘雪山 +1 位作者 周群 王春涛 《电源学报》 CSCD 北大核心 2024年第2期369-377,共9页

传统Boost功率因数校正变换器的输出电压必须大于输入电压,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。同时,传统LED驱动电源因输入端整流桥的存在而限制了自身效率的进一步提升。基于谐振式Boost功率因数校正变换器拓扑提出了一种无... 传统Boost功率因数校正变换器的输出电压必须大于输入电压,在一定程度上限制了其在LED驱动电源中的应用。同时,传统LED驱动电源因输入端整流桥的存在而限制了自身效率的进一步提升。基于谐振式Boost功率因数校正变换器拓扑提出了一种无源均流型无桥Boost LED驱动电源,通过引入谐振式电容均流网络,实现了多路均流输出;通过整流桥的去除,进一步提升了系统的效率。最后,搭建了一台效率可达93.64%的140 W实验样机,验证了理论分析的正确性与可行性。 展开更多

关键词 无桥变换器 LED驱动电源 功率因数校正 无源均流

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一种新型无桥Dual-Boost PFC软开关控制技术

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作者 王寅浩 唐婷 曾怡达 《科学技术与工程》 北大核心 2013年第24期7199-7204,共6页

研究了一种非最小电压应力无源无损PWM变换器,与具有最小电压应力的PWM变换器相比,它具有电流应力更小、效率更高的优势。分析了非最小电压应力的无源无损电路网络在无桥Dual-Boost功率因数矫正(Power Factor Correction,PFC)的工作模态... 研究了一种非最小电压应力无源无损PWM变换器,与具有最小电压应力的PWM变换器相比,它具有电流应力更小、效率更高的优势。分析了非最小电压应力的无源无损电路网络在无桥Dual-Boost功率因数矫正(Power Factor Correction,PFC)的工作模态,并且给出了相应的参数设计。仿真结果证实了方案的可行性。 展开更多

关键词 非最小电压应力 无源无损软开关 无桥Dual-Boost功率因数矫正变换器

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