【摘 要】
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随着电子设备应用越来越广泛,作为电子设备动力之源的AC/DC变换器日益受到研究者们的重视。根据IEC61000-3-2谐波标准的规定,从电网取电的AC/DC变换器需要具有功率因数校正功
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随着电子设备应用越来越广泛,作为电子设备动力之源的AC/DC变换器日益受到研究者们的重视。根据IEC61000-3-2谐波标准的规定,从电网取电的AC/DC变换器需要具有功率因数校正功能。其中,单级AC/DC变换器因控制简单,效率较高,成为学术界研究的热点。传统的单级Boost-LLCAC/DC变换器采用占空比为0.5的PFM控制策略,且Boost PFC单元工作在DCM模式,因此其中间Bus电压大于输入电压峰值的两倍,因而在650V电压等级功率器件下,变换器的输入电压范围较窄。为解决此问题,本论文提出了 PWM/PFM混合控制策略,分别设计了比例前馈控制方案和双补偿网络控制方案。比例前馈控制策略由PFM反馈环路和PWM前馈构成。其中PFM反馈环路的作用是控制输出电压稳定;PWM前馈控制通过等比例引入Bus电压信息,减小变换器对应开关管占空比,从而减小Bus电压增大的幅度,以此增大输入电压范围。但随着输入电压增大,Bus电压仍随之增大,为此,论文通过引入Bus电压闭环,提出了双补偿网络控制策略。双补偿网络控制策略由基于APWM控制的Bus电压反馈环路和基于PFM控制的输出电压反馈环路构成。基于APWM控制的Bus电压反馈环路的作用是在输入电压较高时控制Bus电压稳定在设定值,基于PFM控制的输出电压反馈环路的作用是控制输出电压稳定在设定值。当输入电压较高时,采用双补偿网络控制策略的变换器能够使Bus电压稳定在设定值,因此降低了 Bus电压变化范围。实验室分别研制了一台比例前馈控制方案样机和一台双补偿网络控制方案样机。实验结果表明,两种控制方案均降低了 Bus电压,增大了输入电压范围。相比于双补偿网络控制方案,在输入电压较高时,比例前馈控制方案的效率和功率因数较高,在全球输入电压范围(90V～265V)内效率和功率因数均大于90%和0.96;相比于比例前馈控制方案,双补偿网络控制方案的Bus电压稳定在设定值,更利于磁性元件的设计和功率器件的选择。
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