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功率因数校正(PFC)技术不仅能够减小用电设备对公用电网的谐波污染,提高功率因数,还可以提高系统的用电效率。随着工业生产、日常生活对电网质量及用电设备性能要求的提高,PFC技术日渐成为电力电子领域的一个重要分支,并得到了广泛的研究与应用。 PFC变换器中,输入瞬时功率是以两倍工频形式脉动的,而输出功率是恒定的,因此需要在直流母线侧放置储能电容以平衡输入与输出间的瞬时功率差。由于电解电容特别是铝电解电容具有容量大和价格低等优势,常被用作PFC变换器的直流母线电容。另一方面,电解电容也是功率变换器中最易失效的元器件,对其进行在线监测或消除研究具有一定的理论和工程实用价值。 本文分析了电解电容的退化过程及失效机理,得出了反映其退化程度的特征参数,即等效串联电阻(ESR)和电容量(C)。针对CCM Boost PFC变换器,详细分析了其输出电容纹波电压与特征参数的关系,建立了ESR和C的参数监测模型。基于参数监测模型,设计了输出电容在线监测系统。 PFC变换器消除电解电容后,输出功率将以脉动的形式跟随输入变化。对于特定的LED负载应用场合,电解电容短寿命的劣势无法与LED长寿命的特点匹配。针对AC-DCCRM Flyback LED驱动器,分析了其消除电解电容后的工作状态,进而提出了一种变导通时间控制策略,能以较低的输出功率脉动驱动LED,优化了驱动条件。 最后,为了验证理论分析的有效性,本文进行了实验验证。针对输出电容在线监测,研制了CCM Boost PFC变换器输出电容在线监测样机,完成了不同电压、负载和温度下的监测实验。针对电解电容消除技术,研制了变导通时间控制无电解电容AC-DC CRMFlyback LED驱动器,并完成了相应实验。实验结果验证了本文所提PFC变换器电解电容在线监测及无电解电容LED驱动方法的有效性。