提高DCM Boost PFC变换器效率的控制方法研究

• 作 者: 李强
• 机 构: 南京理工大学
• 出 处: 南京理工大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 变换器 工作频率 电感电流断续模式 临界电感值

Boost PFC变换器是常用的功率因数校正电路拓扑之一，根据开关周期内电感电流是否连续，Boost PFC变换器可分为三种工作模式，即电感电流连续模式(Continuousconduction mode，CCM)，电感电流临界连续模式(Critical conduction mode，CRM)，电感电流断续模式(Discontinuous conduction mode，DCM)。　　相对于CCM与CRM，DCM Boost PFC变换器开关管零电流开通，升压二极管无反向恢复，控制电路简单，且其工作频率恒定，有利于升压电感与EMI滤波器的设计。但在传统的电压跟随控制方法下（本文称定占空比控制），变换器的占空比在一个工频周期内是恒定的，输入电流中含有丰富的与基波电流初始相位相差为π的3次谐波，并且由于变换器工作在断续模式，能量的传输未占满整个开关周期，使变换器的电感电流峰值及有效值变大，在加重主功率器件电流应力的同时，也使得变换器的导通损耗和开关管的关断损耗增大，影响变换器效率的提高。　　针对传统定占空比控制时，影响DCM Boost PFC变换器效率的因素，本文提出了两种新的控制方法，一种是变占空比控制方法，在保持PF值与传统定占空比控制随输入电压的变化规律基本相同的前提下，使输入电流中仅含有特定的与基波初始相位相同的3次谐波。第二种是开关周期最优利用率控制方法，与传统的控制相比，能量的传输接近占满整个开关周期。两种新控制方法都增大了临界电感值，降低了主功率器件的电流峰值及有效值，提高了变换器的效率，同时也减小了输出电压纹波或输出储能电容。　　最后制作了120W的原理样机并进行实验，实验结果验证了理论分析的正确性。