一种新型的软开关功率因数校正变换器

Ｃ ｓ ｔ 两端 的电压等于零 ， 开关管 ５实现了软开关 的零 流源。输 出电容足够大 ， 输 出电压可以看作是一个 电压关断 。储存在电感 厶 和 Ｌ ｓ ｔ 中的能量开始通过 恒压源。 谐 振 向电容 和 Ｃ ｓ ｔ 中转移 。电感 Ｌ的电流 通过 二 （ ３ ） 所有 的电感和电压都没有寄生电感 和寄生 极管 Ｄ 。 向电容 和 Ｃ ｓ ｔ 充电， 开关管 ． ｓ 两端的电压 开始线性上升。 电容， 因此它们不存在损耗。
《 装备制造技术） ２ ０ １ ４年第 ６ 期
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； 电率因数校正变换器
邹东海
（ 广西大学 电气工程学院 ， 广西 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ４ ）
摘 要： 软 开关技术 － ． ｊ － ￣抑制功 率因数校正 （ Ｐ Ｆ ｃ） 电路 中功率管开通时的电流上 升率 ｄ ｉ ／ ｄ ｔ ， 同时降低关断 时的 电压上升 率ｄ ｕ ／ ｄ ｔ ， 使 整个电路 的效率得 到提 高。介 绍 了一种无损软开关升压（ Ｂ ｏ ０ ｓ ｔ ） 功率 因数校 正变换 器 ， 详 细分析 了电路的工 作原理 ， 并 以此设计 出一 台开 关频 率为 １ ０ ０ ｋ Ｈｚ ， 功率 ３ ０ ０ Ｗ 的样机 ， 并给 出实验 波形 。 实验 结果表 明 ， 加入辅助 电路结 构可以 实现软 开关 ， 有效地改善 开关管的工作波形 。
（ ２ ） 输 入 电感 足够 大 ，输入 可 以看 作 是 一个 恒
模态（ ７ ） （ ｔ ６ ＜ｔ ＜ ｔ ７ ） ： 在ｔ 时刻 ， 电与电容 Ｃ ｓ ｔ 的 ｏ ｕ ｔ 两端的电压 ，此时主电路上 周期前 ， 电路都处于续流状态。 下面分析电路工作 的 电压等于输 出电容 Ｃ 的二极 管 Ｄ开 始导 通 。此时各 个 能量关 系 为 ： 各个 模态 。 整个 电路工作在连续导通模式 （ Ｃ Ｃ Ｍ） ， 在每个
本文基于 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 功 率 因数校 正 电路拓 扑 ， 提 出一 功率开关管 ， 二极管等开通时阻抗为零 ， 关断时是无 种新 型 的软 开关 辅助 电路 。在 电路工 作 的每个 周 期 ， 穷大。 电感 和 电容 的能 量全 部 反 馈 给 负 载 ，而 软开 关 辅 助
关键词 ： 功 率 因数 校 正 ； 软开关 ； 升 压 变 换 器
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ４ ６
文献标识码 ： Ｂ
文章编号 ： １ ６ ７ ２ － ５ ４ ５ Ｘ 【 ２ ０ １ ４ ） ０ ６ － ０ ０ １ ５ － ０ ３
电力 电子技术的发展使开关 电源在电网、计算 功率管并联 ， 抑制开关管两边 电压 的上升率 ， 再与其 机 等 各 方 面得 到广 泛 的应用 。功 率 因数 校 正 电 路是 它的二极管、 储能电感和储能电容构成电路网络。 连接功率负载和电网之间的变换器装置，对减少负 载对电网产生的谐波污染有着重要作用 。装 置的集 成小型化 、高频化要求工作 电路的开关损耗尽 可能 小 。开关 损 耗 是指 电子 器件 开 关 管 在开 通 和关 断过
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验结果 。结果 表 明 ， 提 出的软 开关 拓 扑可 以改 善 电路
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工作过程 ， 有一定的工程应用价值 。
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１ 电 路 工 作 原 理 分 析
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采用 的软开关缓 冲电路 的 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 功率 因数 变换 器 的主电路结构如图 ｌ 所示 ，虚线部分为提 出的辅
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助结构。它的工作原理是 ： 辅助 电感 厶 和功率管串
联， 抑制 电路开通时 电流 的上升率 、 辅助 电容 与
模态 （ １ ） ‰＜ｔ ＜ ｔ １ ） ： 功率开关 管 － ｓ 、 二极管 Ｄ 和 Ｄ ： 处 于关 断状态 ， 而 整个 变换 器处 于续 流 的状 态 。电
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电路在 一 个工 作周 期 内存 在 七个 工 作模 态 ， 图２
网络本身并不消耗能量 ， 由此提高开关装置的效率 。 文章先从 理论上分析 了电路工作 的各个模态 ，并设
计 出一 台 功率 ３ ０ ０ Ｗ 的样 机 进 行 验证 ，并 给 出 了试
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收稿 日期 ： ２ ０ １ ４ — ０ ３ — ０ ８ 图２ 关键的电压 和电流工作波形
作者简介 ： 邹 东海 （ １ ９ ８ ７ 一） ， 男， 广西 玉林 人 ， 在读硕士 ， 研究方 向： 电力 电子技术在 电力 系统 中的应用 。
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Ｅｑ ｕ ｉ ｐ ｍｅ ｎ ｔ Ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｎｏ ． ６， ２ ０ １ ４
程 中存在 的开 通延 时 和 关 断延 时 造 成 的损 耗 ，会 导
致开关应力增加 ， 限制开关频率的提高 ， 导致电磁干 扰 的增 强 。软 开关 技 术 的原 理 是 利用 电感 电 流不 能
图 １ Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 主 电路 结构
突变来抑制开关管 的上升率 ，利用开关管两侧 的电 容 电压不能突变来抑制 电路功率管 的电压上升率 ， 是各个 模态 的一些器件 工作 电压 和电流 的关键 波 先做以下假设 ： 这使 电路 的开关损耗和噪声污染大大降低 ，同时提 形 。为了分析的简便 ， 高了电磁兼容性能力和电源装置的可靠性 。 （ Ｉ ） 电路 中所有半导体的器件都是理想 的， 包括