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为实现高功率密度的APFC变换器,论文设计了开关频率达到300kHz,输出功率1kW的高频APFC变换器,通过采用CoolMOS和SiC二极管,提高了变换器的效率。变换器以Boost拓扑为主电路,采用带占空比前馈和恒定功率控制的平均电流控制策略,通过数字信号处理器DSP MC56F8257实现了数字化控制。 论文首先介绍了APFC技术的研究背景,归纳了APFC技术的分类和控制策略,阐述了APFC技术的发展方向。对Boost拓扑构成的APFC电路的三种工作模式(CCM、DCM、CRM)进行了理论分析,详细介绍了变换器的数字化控制方案,对控制策略中关键环节(占空比前馈和输入电压前馈)给出了理论推导。 其次,设计了高频APFC变换器的软、硬件部分。对硬件电路中的功率器件的损耗进行了详细分析和理论计算,得到了变换器的理论效率曲线,并通过损耗分析指导功率电路的元器件选型和设计;并设计了DSP芯片的控制电路、采样调理电路和开关管的驱动电路。软件部分由主程序和PWM重载中断子程序构成,包括了系统软启动、采样、前馈占空比计算、输入电压平均值计算和平均电流控制算法等模块。 最后,根据变换器参数,在Saber仿真软件中搭建了仿真电路,验证了带前馈占空比的平均电流控制策略能够有效改善输入电流波形,提高功率因数。通过实验对变换器的各项指标进行测试,测试结果表明,变换器在宽输入电压范围内均能实现功率因数校正效果,占空比前馈能够有效改善输入电流波形,SiC二极管配合CoolMOS使用能够提高变换器的效率,变换器的功率因数、效率、输出电压纹波等满足设计指标。