采用双环控制并联交错模拟PFC的研究

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交错并联Boost PFC技术的研究的开题报告

交错并联Boost PFC技术的研究的开题报告1.研究背景与意义随着现代化的进程，对能源的需求也越来越高，同时人们也越来越注重可持续发展，因此能源的高效利用与节能减排的技术也越来越受到人们的关注。

在这种背景下，功率因数校正（Power Factor Correction，简称PFC）技术的研究与应用也越来越广泛。

交错并联Boost PFC技术是现代家庭用电器中最为常见的一种PFC 技术，其可以有效地提高电网的功率因数，减少因谐波等问题带来的电网损失。

因此，研究交错并联Boost PFC技术，可以有效地提高现代家庭用电器的能效，并且有利于减少电网的损失，推进能源的可持续发展。

2.研究内容本次研究的主要内容为交错并联Boost PFC技术的原理及其性能分析。

具体包括以下几个方面：（1）交错并联Boost PFC技术的基本原理和工作过程；（2）交错并联Boost PFC技术的性能分析，包括功率因数、谐波含量等指标的计算、分析和比较；（3）交错并联Boost PFC技术中关键参数的选取和设计方法；（4）交错并联Boost PFC技术的模拟仿真及实验验证。

3.研究方法本次研究采用文献研究、理论分析、仿真计算和实验验证等多种方法。

具体包括以下几个步骤：（1）搜集、阅读、分析相关文献，深入了解交错并联Boost PFC技术的基本原理、性能分析方法等；（2）建立交错并联Boost PFC技术的理论模型，分析其工作原理及性能；（3）利用Matlab/Simulink等仿真软件对建立的理论模型进行仿真计算；（4）设计和实现交错并联Boost PFC技术的实验系统，进行实验验证。

4.预期成果通过本次研究，预计可以得到以下几个成果：（1）深入理解交错并联Boost PFC技术的基本原理和性能分析方法；（2）建立交错并联Boost PFC技术的理论模型，并进行仿真计算；（3）设计和实现交错并联Boost PFC技术的实验系统，并进行实验验证；（4）比较分析几种常见的PFC技术，归纳总结不同技术之间的优缺点。

基于电压电流双环控制的数字PFC电路设计研究

收稿日期院2019- 01- 27 基金项目院安徽省高校自然科学研究重点项目野基于参数自适应调节的虚拟同步发电机控制策略研究冶渊K J2017A 107冤
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是占空比大小不同的 PW M 脉冲序列信号从而控制电路的开关管开通与关断袁以此来不断地调整开关通断时间使得实现电流跟踪电压相位达到功率因数为 1 的目标.
渊安徽工程大学电气工程学院袁安徽芜湖 241000冤
摘要院设计了一种基于 T M S320F28335 型 D SP 处理器的电压电流双环控制的数字 PFC 电路袁重点研究了电压电流双闭环数字控制回路的设计袁给出了具体 PI 参数计算例程袁最后在 M atlab/Sim ulink 中建立了该双闭环控制系统的仿真模型袁并对其结果进行了研究分析.
本次设计 PFC 电路采用电压电流双环控制模式袁其具体工作过程如下院输出的参考电压信号 U d* 和经过 PFC 电路之后的输出电压 U d 信号两者送到一个电压 PI控制器袁经过 PI比较处理环节得到的信号我们把它作为是电感电流的大小参考信号 V g袁这个电流参考信号 V g 与整流后的输入电压信号 V s 经过一个乘法器袁通过乘法器能够使电流获得与输入电压相同的相位袁其中电压环 PI控制器由于含有积分器有助于消除稳态误差袁整流之后的输入电压信号主要能够为电流参考信号提供相位支持袁使得电感电流能够得到与电压信号两者具有相同的相位渊相位相同袁幅值虽然不同可以通过后续的控制算法来调整冤 [4].而这个信号即作为为电流环的电流大小参考命令 IL*袁同时将采样后的真实的电感电流信号 IL 与电流参考信号 IL* 经过一个电流 PI控制器环节后得到的比较信号与 D SP 控制器的 PW M 比较单元产生一定的频率相同但

交错并联+Boost+PFC+电路研究

本文首先介绍了功率因数校正技术的研究背景与发展现状进行，并对功率因数校正电路的拓扑、工作模式以及控制方法进行了深入分析。在传统单相 Boost PFC 电路的基础上，提出了交错并联 Boost PFC 电路，对其工作原理及电路特性进行了分析。另外对支路参数失配情况下，电路性能的变化进行了研究与仿真，为后续电路设计提供了参考依据。
最后，研制了基于 UC3854 的交错并联 Boost PFC 电路样机，采用平均电流控制模式，通过分频电路与驱动电路实现交错控制。设计了主电路、控制电路等的关键元件参数，利用 Saber 软件搭建了系统闭环仿真平台，通过软件仿真及样机实验验证了理论分析的正确性以及系统设计的可行性，证明该电路具有良好的功率因数校正效果。
Name
: Zhang Longge
(Signature)
Instructor BSTRACT
Due to the wide application of power electronic devices, power quality problems have caused widespread concern. Thus, one of the hotspots in the research fields to improve the impact on power quality effectively is using the power factor correction (PFC) technology in power electronic devices. The currently research of power factor correction technology focused on improving the power density and the efficiency and reducing the volume. Interleaving parallel technology can achieve power sharing through multiple converters in parallel. Using this technology can reduce the individual power requirements of the converter effectively, and enhance the overall power rating of the power supply. Due to the interleaved operation of each parallel converter, this technology can also improve the performance of the power supply effectively.

基于电压电流双环控制的数字PFC电路设计研究

基于电压电流双环控制的数字PFC电路设计研究作者：杨运峰高文根何睿来源：《赤峰学院学报·自然科学版》2019年第04期摘要：设计了一种基于TMS320F28335型DSP处理器的电压电流双环控制的数字PFC电路，重点研究了电压电流双闭环数字控制回路的设计，给出了具体PI参数计算例程，最后在Matlab/Simulink中建立了该双闭环控制系统的仿真模型，并对其结果进行了研究分析.关键词：数字PFC;双环控制;PI参数中图分类号：TM13;TM461; 文献标识码：A; 文章编号：1673-260X（2019）04-0024-04 引言传统的功率因数校正技术（PFC）主要通过模拟控制实现，该方法虽然成熟可靠但随着开关电源逐步朝着高頻化小型化发展，模拟控制方式带来的器件多，控制复杂等缺点逐渐显现[1-2].如今随着数字控制的不断发展，越来越多的电力电子装置开始使用数字处理器（DSP）控制方式，它具有体积小、控制外围电路简单、控制方式灵活等优点.TMS320F28335具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，用户可快速编写控制算法而无需在处理小数操作上耗费过多的时间和精力，与前代DSP相比，平均性能提高50%[3].文章阐述了基于DSP的功率因数校正电路的原理，以Boost-PFC电路拓扑结构为例实现数字控制PFC电路的参数计算，元器件的选型，和作为数字实现功率因素最重要的环节即电压电流双环控制的PI参数整定，最后通过仿真验证了系统设计的准确性.1 数字PFC电路结构与工作原理该PFC电路的主要组成部分由以下几个部分组成，分别是单相桥式不控整流电路，单相Boost升压电路，DSP处理器构成的控制电路，以及信号调理与检测电路.PFC电路想要实现高功率因数它的基本思想是当交流电经过单相不控整流电路后得到的整流电压电流作为整个PFC 系统电路的输入电流电压，这个得到的电压电流经过后续的 Boost型DC/DC变换电路之后，通过在DSP中使用相应的控制方法使得该电路输入的电流信号能够自动的跟随输入电压信号，即实现了电压电流的相位同步，达到提高功率因数的目的，如果要使得输出直流电压很稳定则必须对的电路进行闭环控制.2 单相PFC的控制策略本次设计PFC电路采用电压电流双环控制模式，其具体工作过程如下：输出的参考电压信号Ud*和经过PFC电路之后的输出电压Ud信号两者送到一个电压PI控制器，经过PI比较处理环节得到的信号我们把它作为是电感电流的大小参考信号Vg，这个电流参考信号Vg与整流后的输入电压信号Vs经过一个乘法器，通过乘法器能够使电流获得与输入电压相同的相位，其中电压环PI控制器由于含有积分器有助于消除稳态误差，整流之后的输入电压信号主要能够为电流参考信号提供相位支持，使得电感电流能够得到与电压信号两者具有相同的相位（相位相同，幅值虽然不同可以通过后续的控制算法来调整）[4].而这个信号即作为为电流环的电流大小参考命令IL*，同时将采样后的真实的电感电流信号IL与电流参考信号IL*经过一个电流PI控制器环节后得到的比较信号与DSP控制器的PWM比较单元产生一定的频率相同但是占空比大小不同的PWM脉冲序列信号从而控制电路的开关管开通与关断，以此来不断地调整开关通断时间使得实现电流跟踪电压相位达到功率因数为1的目标.3 主电路参数设计计算由于在开关电源电路中电感占据最重要的地位，电感的设计也最为复杂，我们可以通过以下几个步骤来设计.3.1 确定电感的大小（1）首先确定输入电流峰值的最大值：当输入电压最小时，输入电流的峰值能达到最大值，同时考虑到电源效率为92%（PFC变换器及DC/DC变换器的效率分别为96%）.（2）电感中纹波电流峰峰值.电感电流的峰峰值选取一般工程设计上取经验值，PFC电路的升压电感最大峰峰值可取PFC电路输入电流大小的20%.（3）计算占空比当输入的电流峰值最大时的占空比为：（4）计算电感量：根据以上公式可以并确定电感量为1.2mH.3.2 输出电容的选择PFC Boost电路的整流输出电压为2倍工频纹波，其纹波大小由输出电流和输出电容Co 决定，一般来说根据3W选取的原则即PFC输出功率的3倍值来选取输出电容的大小，通过计算可以取输出电容Co=1000μF.3.3 功率开关管的选择由于在本电路设计中PFC变换器的开关管开关频率设定为80KHz，所以功率开关管类型选择MOSFET.且此开关管的耐压值要大于PFC电路的输出电压，至少留有1.5倍电压裕量，开关管的额定电流大于PFC电感电流并且留有1.5倍的安全裕量.3.4 快恢复二极管的选择开关管关断时会使得二极管承受极高的反向电压，为了防止二极管被这个反向电压击穿所以在选择二极管时要考虑到快恢复特性，防止大的灌电流对开关管造成损坏二极管要承受反向输出电压故其额定电压要大于电路的输出电压，输出电流为1.5的电感电流IL裕量左右.4 控制回路设计在PFC数字控制回路中包含了两个环路;其中内环构成了电流环，PFC的电流内环的两个输入是经过电压外环之后的参考电流信号IACref和实际检测到的电感电流的信号IAC.其中电流环通过电流PI控制器的作用产生控制输出信号与DSP内部比较单元发生比较后得到控制开关管开通与关断的频率相同占空比不同的PWM脉冲信号，通过电流环的调节作用这样使得实际的电感电流IAC能够跟随参考电流IACref[5].与电压环相比，由于作为PFC电流内环，故其电流环应具有较快的响应速度，使之能够快速的让输入电流信号跟踪输入电压信号的相位，所以PFC电流内环的带宽应更高，这样才能准确无误的跟踪两倍于输入电网电压频率的半正弦波形.上图中外环构成PFC电路的电压环，其中电压外环的两个输入信号分别是用户输入参考电压信号VDCref和检测到的PFC输出直流电压信号VDC.电压PI控制器用于通过比较计算后产生控制输出误差信号，这样无论PFC输出端的负载电流IO和输入端电网的供电电压VAC 发生怎样的变化，其输出端直流母线电压VDC都将通过电压环的反馈调节从而保持稳定.由电压PI控制器产生电压误差控制信号作为电流内环的参考信号IACref.4.1 电流环PI控制器设计在本次PFC功率因数校正电路设计中设计电流环控制器时其电流环带宽选择8K，这样电流能够较好的跟踪经过整流电路之后的频率为100Hz或者120Hz的半波正弦输入电压，根据到单片机在进行数字采样计算时会有延时误差等数字延时的考虑，故在这里对PFC电流PI控制器的“零点”进行配置，因此对于相位交点频率为8kHz情况，电流环“零点”配置在远小于该频率处以避免数字延时，故本文中电流PI控制器的零点选择800Hz.在设计电压电流环路时需要确定框图中K1K2K3的系数，计算公式给出如下：4.2 电压环PI控制器设计在开关电源等电路设计时，我们在设计电压环控制器时电压环带宽一般选择为电网电压频率的1/10，在本设计中由于整流之后電网电压频率为100Hz，所以在这里我们选择电压环的带宽为10Hz，在该处此时电压环的带宽远小于100Hz或120Hz的电网电压输入频率，这样做的好处是能够明显的消除直流母线电压中的谐波干扰，对于提高系统稳定性有极大的帮助.在设计电压PI控制器的零点时选择其与电压环的带宽相同，考虑到单片机在采样时会有延时，所以在电压环带宽为10Hz时数字延时不是那么明显.有利于保证采样的准确性.其中Zfcv为负载的输出等效阻抗，该负载输出阻抗等效了PFC电路输出滤波电容，PFC 输出负载阻抗的两者并联组合，通过等效负载输出阻抗参数来反应电压环的精确性.5 系统仿真本文通过在MATLAB仿真软件上针对以上算法进行了仿真，PFC电路交流输入为220V，峰值输入电压为90V-265V，电压频率为工频50Hz，开关管的开关频率为80kHz，实验仿真如以下图，图5显示的是电路经过PFC后可以看出电流能够跟踪电压相位，使得功率因数接近于1达到了设计的目的.图6显示的是输出电压波形，其值大小稳定在410V，符合设计要求.6 结论本设计针对目前模拟控制方式PFC电路的各种缺点，提出了一种基于DSP数字控制方式的PFC电路的主电路参数设计以及控制回路的PI参数设计，最后通过仿真验证了设计的可行性.参考文献：〔1〕王跃林，申群太.基于DSP数字控制的Boost-PFC系统的设计[J].通信电源技术，2007，24（6）：73-75.〔2〕文雪峰，佃松宜，邓翔.基于数字双环控制的功率因数校正控制算法[J].电力系统自动化，2014，38（3）：36-40.〔3〕丁凯.基于DSP的三电平PWM整流器的控制策略研究[D].东南大学，2015.〔4〕陈倩玉.ZVS半桥三电平充电机控制策略研究和实现[D].电子科技大学，2016.〔5〕张亚州.浅谈有源功率因数的校正及有源滤波技术的研究[J].建筑工程技术与设计，2017（20）.。

交错并联Boost PFC电路的研究

交错并联Boost PFC电路的研究郭超;韦力【摘要】The single-phase interleaved parallel Boost PFC circuit is adopted to improve the power grade and efficiency.The discrete inductor is used as a boost inductor. The operation experiment and simulation of interleaved parallel Boost PFC circuit were conducted uner the intermittent mode of inductance current. The interleaved parallel Boost circuit is capable of reducing the inductance capability and EMI filter size. The simulation and experimental results prove that the PFC circuit can realize good correction effect with small input current ripple and switching stress.%提出了一种单相并联交错Boost PFC电路,升压电感采用分立式电感.详细论述电感电流断续模式下的Boost PFC交错并联电路,减小单个电感容量和前级EMI滤波器尺寸,提高PFC 电路的功率等级和效率.仿真与实验结果表明,该PFC电路具有良好的校正效果,较小的输入电流纹波,较低的开关应力.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2011(034)010【总页数】3页(P133-135)【关键词】电力电子;交错并联;分立电感器;功率因数校正【作者】郭超;韦力【作者单位】西安科技大学,陕西西安710054;西安科技大学,陕西西安710054【正文语种】中文【中图分类】TN710-34Boost变换器由于其升压电路简单，效率高，工作性能稳定等优点被广泛的应用为PFC电路中。

交错并联Boost_PFC电路的研究与设计

收稿日期:2022-06-15基金项目:苏州市职业大学研究性课程教改项目(S Z D Y K C 220707);苏州市职业大学青蓝工程资助项目;苏州市职业大学高级访问研修资助项目㊂作者简介:张波(1979 ),男,副教授,高级工程师,硕士,主要研究方向:电力电子技术㊂交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计张波,吕欣呈,马文杰,王宁(苏州市职业大学智慧能源装备与电能变换协同创新中心,江苏苏州 215104) 摘要:交错并联B o o s t 不仅能提高P F C 电路功率等级,还能减小电路纹波,降低E M I 滤波器设计难度㊂文章针对传统的B o o s t P F C 电路的不足,用交错并联B o o s t 替代传统的B o o s t 电路来提高功率等级㊁提高效率㊂分析比较了B o o s t P F C 电路控制方式,优选平均电流控制模式,研制的交错并联B o o s t P F C 电路,效率达98%以上,P F 值达0.98以上㊂关键词:交错并联;S i C 器件;平均电流控制;高效率中图分类号:T M 46 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)07 0118 03 市电经二极管整流和电容滤波是很多电器和电子设备初步获得直流电的常用方式㊂但这种方式电流非正弦化,畸变严重,导致线路中产生大量谐波,电路功率因数下降很多[1],会给电网带来不少危害,必须进行功率因数校正(P F C )㊂无源P F C 笨重体积大,且对电流谐波抑制效果不够好,因此有源功率因数校正(A P F C )技术得到了广泛的应用和研究㊂传统的B o o s t 电路实现P F C 有着不少优点,但也有一些不足㊂笔者从电路拓扑结构等方面入手,配合新颖的控制方式解决其不足之处㊂1 传统的B o o s t P F C有别于采用电感㊁电容等无源器件进行功率因数校正,采用可控半导体器件这类有源器件进行功率数校正称为有源功率因数校正㊂有源功率因数校正是在二极管整流电路和负载间加入D C /D C 变换器,采用相应的控制技术,强迫电流波形跟随正弦电压变化㊂有源功率因数校正极大地消除了电流畸变,从而获得很接近于1的功率因数[2],很大程度上减少了总谐波畸变(T H D )㊂从理论上来说,任何一种D C /D C 变换的拓扑如B u c k ㊁B o o s t ㊁C u k ㊁f l yb ac k 等等都能用于P F C 的主电路㊂B o o s t 电路具有很多优点:输入电流连续;输入电感位于电流前端,输入电流易于控制,有助于功率因数提高和E M I 滤波器的设计;升压变换,以在很宽的输入电压范围内工作;功率开关器件电压应力不超过输出电压,且易于驱动㊂因此常用B o o s t 电路实现电路的P F C ,如图1㊂P F C 电路从系统结构来看,分为单级式P F C 电路和两级式P F C 电路㊂两级式P F C 电路前级的D C /D C 电路主要实现P F C ,后级D C /D C 变换负责电路最终的输出电压㊁电流㊂单级式P F C 用一个D C /D C 变换电路既实现P F C ,也负责控制最终输出的电压电流㊂单级式P F C 控制过于复杂,未达到人们预期,实际中用得很少㊂图1 传统的B o o s t P F C 电路根据B o o s t 电路工作时电感电流是否连续,把B o o s t P F C 电路分为连续导电模式(C C M )和不连续导电模式(D C M )两种㊂D C M 方式会增加E M I 滤波器负担,电感和控制电路设计复杂,电压过零点时电流波形有较严重的畸变,只能在中小功率的情况下应用㊂C C M 模式下,根据电流控制方式的不同,又分为峰值电流控制㊁滞环电流控制和平均电流㊃811㊃2023年4月内蒙古科技与经济A pr i l 20237521I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .7T o t a l N o .521控制3种㊂3种控制方式都是双闭环控制,外环电压控制使输出电压稳定,内环是电流控制实现P F C ㊂以控制B o o s t 电路为例㊂3种控制方式前面部分的控制都一样㊂采样B o o s t P F C 电路的输出电压U o u t 得到的电压信号与基准电压U r e f 经误差放大信号得到V e a ,V e a 与采样的二极管整流电压信号(正弦半波)相乘后得到电流基准信号i r e f ㊂峰值电流控制采样开关管电流i s ,每个控制周期开始时开关管导通,i s 达到电流基准i r e f 时开关管关断,电流峰值包络线为正弦波;滞环电流控制采样电感电流i L ,电流基准i r e f 与i L 的差值i e 达到设定的滞环下限时开关管导通,达到设定的滞环上限时开关管断开,电感电流峰谷包络线都是正弦波;平均电流控制也采样电感电流i L ,电流误差放大器设计为P I 调节器,i r e f 与i L 通过此P I 调节器输出与频率固定的锯齿波比较得到控制开关管的P WM 信号㊂当i L >i r e f 时,反向积分,P I 调节器输出电压变小,P WM 信号占空比减少,反之占空比增加㊂开关动作时刻取决于积分(上一周期的)结果,所以称之为平均电流控制㊂峰值电流控制时,峰值与平均值误差较多,T H D 较大,占空比变化较大,占空比>0.5时会产生谐波振荡,须加入谐波补偿;滞环电流控制是变频控制,滤波器设计困难,滞环宽度对开关频率和系统性能影响大;平均电流控制效果好,是目前用得最多的P F C 控制方式[3]㊂2 交错并联B o o s t P F C 电路单个B o o s t 电路功率不够高,用多个B o o s t 电路并联的方式可提高其功率等级㊂常用的是两个B o o s t 交错并联实现P FC [2],如图2㊂电感L 1㊁开关管S 1㊁二极管D 1㊁电容C 构成B o o s t 电路1,电感L 2㊁开关管S 2㊁二极管D 2㊁电容C 构成B o o s t 电路2,两B o o s t 电路共用1电容C ㊂两B o o s t 电路参数一致,工作情况一样,只是两开关管S 1和S 2开通时刻互差半个周期㊂图2 交错并联B o o s t P F C如前所述,采用平均电流控制模式㊂电压采样㊁获得电流基准等都和传统的单通道B o o s t P F C 电路相同,交错并联B o o s t P F C 电路的两路B o o s t 电路控制时共用一个电流基准i r e f ,获取电流基准后各自控制是分别实现的㊂两B o o s t 电路控制部分都有各自的电流误差放大器㊁P WM 信号比较器㊂两B o o s t 电路使用相同的误差放大器和比较器㊂生成P WM 信号时采用同幅值,同频率但初相位相差180ʎ的锯齿波信号㊂B o o s t 电路1采样电感L 1的电流i L 1,使用B o o s t 电路1的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂B o o s t 电路2采样电感L 2的电流i L 2,使用B o o s t 电路2的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂控制框图如图3所示㊂由于锯齿波1和锯齿波2初相位相差180ʎ,所以脉宽调制信号P WM 1和P WM 2形状相同,每个周期的起始位置相差180ʎ㊂对称性的设计,两B o o s t 电路的电流都为输入电流的一半㊂电感的储能与电流的平方成正比,实现同样功率时,两路B o o s t 电路交错并联时单路电感体积是单独使用一个B o o s t 电路时电感体积的1/4[4]㊂假设占空D=0.5㊂并联交错的两B o o s t 电路一路开关管导通电感电流上升时另一路开关管断开电感电流下降,两电路参数一致时,理论上总输入电流(i L 1+i L 2)纹波电流为0㊂占空比>0.5时不会出现S 1和S 2同时断开的情况,占空比<0.5时不会出现S 1和S 2同时导通的情况㊂占空比偏离0.5的绝对值越多电流纹波越大,但总有两路B o o s t 电感电流纹波抵消的部分,总输入电流纹波比单个B o o s t 电路减少很多㊂并联交错时总输出电流频率是每路B o o s t 变换器的2倍㊂因此,同样情况下,可采用更小的输出电容C ,同时也降低了对输入E M I 滤波器的要求㊂图3 控制框图㊃911㊃张波,等㊃交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计2023年第7期3实验结果并联交错B o o s t P F C电路设计指标为:输入电压85V~265V,总功率4k W,功率因数ȡ0.96, T H D<5%,满载时本级效率ȡ98%㊂提高开关频率可减小电感电重量体积,但也会带来更大的开关损耗,设计时根据需要恰当取舍㊂此处开关频率设计为150k H z㊂功率半导体器件全都采用S i C器件㊂二极管采用耐压650V,额定电流16A的型号为D H16G65C6的二极管㊂S i C器件是新一代的宽禁带半导体器件,相比于S i器件有很多优点㊂MO S管选择导通电阻很小的型号为I MW65R027M1H的MO S管,其电压定额U D S= 650V,电流定额I D=59A,通态漏源间等效电阻R D S(o n)=60mΩ,开启电压U G S(t h)=4.5V㊂相比于S i材料器件,S i C器件有着更高的工作频率,可实现更高的耐压和更低的功率损耗㊂S i C器件目前市场化的主要就是二极管和MO S管㊂S i C MO S管的优越性能必须要有相应的驱动电路与之配合,通常不能照搬S i材料MO S管的驱动电路,否则其优越的性能就发挥不出来㊂Lȡ(1-D m a x)(2D m a x-1)U00.2i L m a xˑf s(1) Cȡ2P0ˑt h o l dU20-α2ˑU20(2)B o o s t电路电感L1(L2)和输出滤波电容C可分别按式(1)和式(2)选取㊂D m a x是B o o s t电路最大占空比,即输入电压最低时的占空比㊂i L m a x是单相电感电流最大峰值,取电感的纹波调整率为0.2,f s 是开关管工作频率,P0是电路总的输出功率,U0是输出电压㊂输入端掉电时输出电容能按原电压给负载供电的时间称为保持时间,记作t h o l d,一般在15 m s~50m s之间,这里t h o l d取20m s㊂α是输出电压保持系数,这里α取0.8㊂控制器以D S P芯片T M S320F28035为核心㊂图4是占空比为0.5时两MO S管漏源极上电压波形,两管子开通时刻相差半个周期㊂图5是占空比为0.4时两电感上电流i L1和i L2波形,从图中可以看出两电感电流i L1和i L2的变化量Δi L1与Δi L2可相互抵消相当大一部分,两电感电流之和即总和输入电流纹波减小很多,测试结果显示,满载时,输入电压在85V~265V范围内时均能实现功率因数校正,P F在0.973和0.987之间变化㊂输入电压为220V时,30%负载时P F值为9.961,P F值随着负载的增加而增加,满载时P F值为0.983㊂满载时,B o o s t P F C电路本级变换效率为98.29%,10%负载时其效率为94.05%,负载越大效率越高㊂图4两MO S管电压波形图5两电感电流i L1和i L2的波形4结束语采用参数一致的B o o s t电路交错并联工作,可极大地提高传统P F C电路的功率等级,减少纹波,减少电重量体积,而且实现功率因数效果很好㊂交错并联B o o s t P F C电路在功率较大的场合下有很高的应用和推广价值㊂[参考文献][1]杨文惠.配电网络最佳功率因数确定[J].内蒙古科技与经济,2016(20):90-91. [2]梁凯歌.车载充电机中的交错并联B o o s t P F C系统设计与优化[D].南京:南京理工大学,2018.[3]王晨阳,罗萍,周先立,等.用于峰值电流模B o o s t变换器的瞬态响应优化电路[J].微电子学,2020,50(6):794-798.[4]廖鸣宇.低电流启动交错并联B o o s t型P F C变换器及其控制技术研究[D].重庆:重庆理工大学,2020.㊃021㊃总第521期内蒙古科技与经济。

交错并联Boost PFC变换器的研究的开题报告

交错并联Boost PFC变换器的研究的开题报告
一、选题背景
随着人们对能源效率要求越来越高，交错并联Boost PFC变换器（Interleaved Parallel Boost PFC Converter）逐渐引起了人们的关注。

交错并联Boost PFC变换器是一种高效率、高功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）的电源转换器，可以有效地提高谐波泄漏、降低交流电流的谐波失真，使电能的转化率更高，能够满足许多工业和商业应用的需求。

二、研究目的
本研究旨在探究交错并联Boost PFC变换器的电路结构、工作原理、控制方法以及性能特点，进一步提高其在能源转换领域的应用和开发水平。

三、研究内容
1、交错并联Boost PFC变换器电路结构的分析和设计；
2、交错并联Boost PFC变换器的工作原理和控制方法的研究；
3、交错并联Boost PFC变换器的性能特点的实验分析和仿真。

四、预期成果
1、深入了解交错并联Boost PFC变换器的电路结构和工作原理；
2、掌握交错并联Boost PFC变换器的控制方法和性能特点；
3、设计出满足特定工业和商业应用需求的交错并联Boost PFC变换器。

五、研究意义
交错并联Boost PFC变换器可广泛应用于电力电子领域，包括电力供应、交流驱动、输电、照明等领域。

该研究能够对电气工程领域的专业人才培养和相关技术的推广起到积极的促进作用。

同时，提高交错并联Boost PFC变换器的性能特点和技术水平，为推动我国电力电子产业的发展做出积极贡献。

一种新型交错并联BoostPFC技术的研究

西安科技大学硕士学位论文一种新型交错并联BoostPFC技术的研究姓名：郭超申请学位级别：硕士专业：电力电子及电力传动指导教师：韦力 2011
论文题目：一种新型交错并联 Boost PFC 技术的研究专业：电力电子及电力传动超力（签名）（签名）
硕士生：郭指导教师：韦
摘要
随着电力电子技术的发展，改善网侧电流波形，提高装置的功率因数，使 AC/DC 电源在满足谐波标准的同时还能够实现低成本、高性能，日益受到国内外学者的密切关注。本文着重研究 PFC 的并联技术。分析了 Boost PFC 变换器的工作原理，建立了基于平均电流控制的 Boost PFC 实验模块。论文首先简要介绍了本课题的研究背景和功率因数校正技术的发展现状，指出了课题的研究意义和研究内容。本文对无源 PFC 技术、有源两级 PFC 技术和有源单级 PFC 技术进行了分析和对比，指出它们各自的优、缺点和适用范围。并在此基础上，提出一种新型耦合电感交错并联功率因数校正电路拓扑，该电路采用交错并联技术，降低变换器的开关频率，减小电流纹波及功率器件应力。主电路拓扑选用一种耦合电感交错并联 Boost 变换器，使电路结合了工作于连续模式 CCM(Continuous Current Mode)和断续模式 DCM(Discontinuous Current Mode)的优点，实现了二极管零反向恢复损耗和开关管的零电流开通，并且在两路占空比失衡时仍能自动实现良好的均流，从而提高了效率，降低了成本。控制方案以平均电流控制为核心，通过分频来实现交错控制。本文对主要参数的分析和设计进行了详细的介绍，并进行了实验研究，给出了实验结果。实验结果表明该系统性能良好，能够在既定的频率下实现较好地功率因数校正效果。

如何利用双环电流型PWM控制器完成PFC设计

如何利用双环电流型PWM控制器完成PFC设计
在目前的中小型电源产品设计过程中，电流型PWM控制器已经得到了广泛的采用。

而对PWM控制器采用PFC技术设计，能够帮助工程师有效的减少电网系统干扰，还能够降低功耗，一举两得。

本文将会就如何利用双环电流型PWM控制器完成PFC设计，展开简要科普和介绍。

功率因数校正方法
想要了解如何利用双环电流型PWM控制器完成PFC设计，那幺首先我们需要做的，就是了解常见的功率因数校正技术都有哪些。

目前在国内的电源设计领域，比较常用到的功率因数校正（PFC）技术主要有两种。

一种技术是将电网上公用负载端并接一个专用的功率变换器，通过功率变换器的转换对无功和谐波进行补偿。

另一种技术则是将负载的整流电路与滤波电容之间增加一个功率变换电路，将输入电流校正成与电网电压相近的正弦波，以此来实现功率因数校正在CCM和DCM下可采用乘法器和电压跟随器实现，其具体的功能框图如下图图1所示。

（a）乘法器实现功率因数校正
（b）电压跟随器实现功率因数校正
图1
电流型PWM控制器的PFC方法
在了解了两种常见的PFC应用技术后，接下来就需要结合相关技术，实现。

基于LLC与交错并联结构的PFC电路研究

Q max
691
=0.
Qzrs 4
1+ K M max1+
-1
Q max
(
24)
KM max1+

参数
fnmin =
Lr
Lm =
2μH
=463.
K

0.
7
由式(
17)变压器的匝数比计算出输入电压增
益的最值为:式(
18)。
fs
将谐振频率,和开关频率代入式 fn =
徐
海* , 权
锐, 国
①
悦, 郭清香, 刘帅帅
(安徽科技学院机械工程学院,安徽凤阳 233100)
摘
要: 针对高频开关电源,设计一种基于 Boo
s
t结构的功率因数校正(
PFC)电路。前级采用
交错并联的 Boos
t结构,利用平均电流控制策略,实现输入侧的功率因数校正;后级采用半桥
将电流 PI控制器的“零点”设为 1kHz,可得:
式(
8)、式(
9)
图 3 半桥 LLC 谐振变换器主电路
半桥 LLC 谐振变换器的设计参数如表 1 所示:
设置输入电压为 400V,输出电压 25V,输出二
极管压降 0.
7V。
根据上表给出的参数可以得出谐振变换器的
理论变比为:式(
17)。
正方面有一定的效果,但在输出电流纹波大小、电
感体积方面还是有一定的不足,导致无法在要求严
设计的电路输入电压为 220V,
PFC 电路输出

交错并联CCM Boost PFC变换器研究

交错并联CCM Boost PFC变换器研究！刘欣睿林竞力郭筱瑛2,张煜楓万敏3,曹太强1(1.西华大学电气与电子信息学院，四川成都610039;2.攀枝花学院电气信息工程学院，四川攀枝花617000;3.西华大学理学院，四川成都610039)摘要：针对功率因数校正变换器电感电流连续导电模式（Continue Conduction M ode, C C M)时，两相交错并联Boost P1C变换器各支路不均流造成某一支路中开关管电流应力加大的问题，采用占空比补偿电流控制策略。

该控制策略在平均电流控制的基础上，在并联支路内部加入补偿环，根据每相电流与1/2给定输入电流的偏差程度对占空比进行补偿，实现了并联两支路的均流，最终达到减小开关管电流应力的目的。

最后，建立了仿真电路，通过仿真分析可知，未采用该控制策略时，两支路电流分别为5A与2.2A，其中5A支路M0S管的电流峰值为9.2A;在采用占空比补偿电流控制策略后，两支路电流均为3.6 A，两个M0S管的电流峰值均为6.8 A，均流效果明显，开关管的电流应力减小，验证了占空比补偿电流控制交错并联C C M Boost P1C变换器的可行性。

关键词：交错并联；Boost P1C变换器；平均电流控制；占空比补偿控制中图分类号：T M7文献标识码：A D0I： 10.16157/j.issn.0258-7998.173841中文引用格式：刘欣睿，林竞力，郭筱瑛，等.交错并联C C M Boost P F C变换器研究[J].电子技术应用，2018,44(8):143-146. 英文弓I用格式：Liu Xinrui，Lin Jingli，Guo Xiaoying，et al. Research on interleaved parallel C C M boost P F C converter[J]. Application of Electronic Technique，2018，44(8) ：143-146.Research on interleaved parallel CCM Boost PFC converterLiu Xinrui1，Lin Jin g li1，Guo Xiaoying2，Zhang Yufeng1，Wan Min3，Cao Taiqiang1(1 .School of Electric Information，Xihua University，Chengdu 610039，China ;2.School of Information and Electric Engineering，Panzhihua University，Panzhihua 617000，China ;3.School of Science，Xihua University，Chengdu 610039，China)Abstract ：This paper adopts duty cycle compensation current control strategy to resolve the increasing current stress in one of the branches of the interleaved parallel Boost P F C converter, which i s caused by the unequal branch current whe n the power factor correction converter works in inductor current continuous conduction mode. By adding the duty cycle compensation controller in the traditional controller，the branch current can be equalled and decrease the current stress. Lastly, the simulation i s created. Before adopting the new strategy, the two branch current are 5 A and 2.2 A, the peak current of the M O S F E T in 5 A branch i s9.2 A; After adoping the ne w strategy, the two branch current are both 3.6 A, the peak current of the M O S F E T in both branch are 6.8 A. From the analysis of the simulation，the new strategy can achieve the equal branch current and decrease the branch current stress. Simultaneously,the feasibility of the interleaved - parallel C C M Boost P F C converter under the new strategy i s verified.Key words ：interleaved parallel ；Boost P F C converter ；average current control ；duty cycle compensation control〇引言我国电动汽车产业快速发展，大量电动汽车充电行为为电网带来大量谐波[1-2]。

提高电源转换效率的交错式PFC控制技术及应用

提高电源转换效率的交错式PFC控制技术及应用多年以来，多种创新型功率因数校正(PFC)技术不断问世。

采纳升压拓扑结构的有源功率因数校正就是首批创新技术中的一种。

因为不再需要大体积的无源PFC解决计划，所以有源功率因数校正技术提高了功率密度。

另一个创新技术为转移模式PFC，该技术消退了PFC预调整器的升压中的反向复原，不但降低了转换器的开关损耗，而且还提高了系统效率。

用来增强功率密度并提高系统效率的PFC下一个创新技术为交叉式PFC预调整器。

电源设计工程师设计交叉式PFC转换器已有数年，但因缺少合适的控制器，所以对电源控制的设计必需十分谨慎。

为使交叉式PFC设计变得更轻松，(TI)开发出两款交叉式PFC控制器：一款为针对平均电流模式预调整器的控制器(UCC28070)，另一款为针对交叉式转移模式PFC预调整器的控制器(UCC28060)。

本文将研究如何利用交叉式PFC及其控制技术来增强功率密度、提高系统效率并降低系统成本。

交叉式PFC升压预调整器(图1)仅由两个PFC升压转换器组成，这两个升压转换器的工作相位相差180°，可降低由电流(IL1和IL2)引起的输入电流(IIN)。

因为电感高频纹波电流为反相，所以二者互相抵销，从而降低由升压电感电流引起的输入纹波电流。

电感纹波电流的消退允许电源设计工程师在削减由升压电感引起的输入纹波的同时并联升压PFC预调整器，这可以降低总的电感升压幅度和/或缩小EMI尺寸。

此外，与单级拓扑结构相比，交叉式PFC预调整器的高频输出的均方根(RMS)电流(ICOUT)不到前者的50%。

高频升压电容的RMS电流的削减最多可以使升压电容数量下降25%。

请不要将升压电容数量与设计时所需的电容数量相混淆，转换器所需的电容数量普通由保持时光打算。

图1：交叉式PFC升压预调整器仅由两个PFC升压转换器。

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单相双重并联交错BOOST PFC功率开关的驱动技术

ｄｃｍｉａａｏｇｕｒｕｄｎｉｃｅｌｅｄｔａｓｓｓｏｅｓｉｈｓｄｃａｄｌｏＰＣｕｏ，ｎｂｎａｏｅｃｍｇｅｃｓ，ｒｅｃｉｌｓｏｐｗｒｃｅａｄｒｓｔａｃｔＦｔｔｌｒｂｔｅａｔｏｉｏｅｌｒｔｅｆｗｃｓｉｄｅｒｚｗｅｃｒｅｔｎｅｅｅｏｏｆｔｓ
２并联交错ＢＯＴＣＯＳＰ驱动技术Ｆ
双重并联交错结构单相ＢＯＰＣＯＳＦ功率电路的典型拓扑见Ｔ图１．其中电感Ｌ、１二极管Ｄ和功率开关Ｔ构成一重，Ｌ，１Ｉ电感２二极管Ｄ和功率开关Ｔ构成一重，２２二者是并联结构。经过分析，在双重并联ＢＯＴＯＳＰ℃中，１两只功率开关有三种驱动方Ｆ（）
ｅｄｇｈｎｅｄｖｇｐｓｓｆｄｉａＬｑｎ－ｖｅｄｖｇＰｎｐｓｅｅｉｃｕｓｔｉａａｌｉｓｃｉｄｉ，ｅｈｅｄｖｇ－ｕｃｄｉｄｉ．ｃｌｏｔｔｄｖｇｉａｓｄｄｎｕｎｙｒｚｒｎｈ－ｉｒｎｎｅｅｙｉｎｏｉａｔｉｄｄｒｎｒｉｅｆｈｒｎｉｔｒｕｅｎ－ｉｉｈｒｉｒｅｃｅｄｐｍｎｄｅｏＢＯＴｃｔｌｒ８Ａ１９１ａｐｌｗｔｍｄａｒ５５ａｄｇｃｃｉｓｅｉｌＴｏｓｌｅｅｂｄＯＳＰＣｒｅＬ９１／８ＢｕｅｈｕｔＳ３２Ａａｃｕｒｐｔｅ．ｂｏｅｔａｎｓＦｏｏＡｎ４ｎｓｉｏｌｏＧｄｄｎｌｉｉｔｃｖｙｗｏｔｏｒｅｉｕｔｓｉｔｅｐｉｅｓｓａｔｉｕｏａｃｐｄｃｒｅｉｌａｏＥｐｉｅａｒｕｓｅｋｏｎｔｎｃｒｕｄｈｘｒｎｅｅｒｅｎｃｒｏｌｉｕｏｒｐｔｅｌ．ｅｍｎｌｌｒｋｓｗｔｔｄｏｓｎｅｍｔｒｐａｄｔｎｕｅｎｔｅｃｖｙｘｒｔｅｔａｅｅｅｄｄｄｓｓｓｎｈｈａｅｔｅｉｃｃｉｒｓｐａｄｉｅｂｎｉａｏｂｔＰＣｃａｌｅｉｕｃｒｎｒｐ．ｎｌｉｃｐｄｈｄｖｇｕａｉｌｎｆｓｌｒｇｇｕｅｅＦｅｅｓｏｒｔｅｌＷｅｅｐｙｇｌｉｅｉｒｒｎｉｔｍｅｅｂ，ｎｂｔｒｆｔｎｗｎｕｔｉｅｈｍｏｎｏｅｎｒｅａｉｄｐｒｐｕ－

交错并联BoostPFC电路的应用研究

定稿日期：2009-09-01作者简介：赵相瑜（1974-），男，四川蓬溪人，硕士，研究方向为电子技术。

1引言Boost 型功率因数校正（PFC ）变换器的升压电路具有结构简单，效率高，输入电流纹波和器件导通损耗都很小以及工作性能稳定等优点，因此广泛应用于各种电子设备PFC 电路中[1-2]。

但Boost PFC 电路的单位功率因数不能由电压跟随控制方法得到，一般情况下需要采用电流、电压双闭环反馈控制；另外，根据电感电流连续与否，工作模式分为电感电流连续工作模式（CCM ）和电感电流断续工作模式（DCM ）。

CCM 下的Boost PFC 电路具有导通损耗小，输入电流纹波小等优点，但是电感电流连续状态下输出整流二极管会产生很高的反向恢复损耗；DCM 下的Boost PFC 电路开关损耗小，输出整流二极管不会产生反向恢复损耗[3]，但输入电流的纹波很大，前级EMI 滤波器的设计尺寸也增大，这增加了电路的体积和成本，同时因为流过开关管的电流较大，开关具有很高的通态损耗，降低了PFC 电路的效率，此外，Boost 变换器工作在固定频率，输入电流波形还可能产生畸变。

针对以上不足，采用两个工作在DCM 下的Boost PFC 电路交错并联运行，同时为了减小电感的体积和成本，采用了一种新颖的耦合电感绕线方式。

通过仿真和实验验证了该交错并联电路的有效性和可靠性。

2交错并联Boost PFC 电路图1a 示出交错Boost 变换器并联电路，两开关SW 1，SW 2的导通占空比相等，SW 2滞后SW 1二分之一个开关周期导通。

由图1b 所示的交错并联电流波形可见，虽然单个Boost 变换器的电感电流i L 1和i L 2是断续的，但PFC 电路的输入电流i in 变成了连续的，故其输入电流纹波减小，频率提高了两倍，从而降低了输入电流的高频谐波含量，减小了前级EMI 滤波器的尺寸，而且输入电流的平均值接近其峰值，进而提高了PFC 变换器的功率等级。

两相交错并联pfc 原理

两相交错并联pfc 原理
PFC两相交错并联原理：PFC交叉并联连接原理是指PFC每个相位的晶闸管在零点位置采用交叉并联（即一个相位的正端连接另一个相位的负端，另一相位的正端连接另一个相位的负端），使电流在每个相位生成更多的抵消电流，大大降低整路电流的波动。

另外，PFC网络也有一个优点，那就是可以在一定程度上抑制因负载而产生的噪声。

当负载的瞬时变化产生的系统不稳定时，会导致网络内部噪声的增加。

但是，当PFC两相交叉并联连接时，会产生较多的抵消电流，从而可以有效的抑制噪声。

交错并联PFC变换器的预测控制研究

交错并联PFC变换器的预测控制研究
吕镇宇;于新红;吴蒙;陈军希
【期刊名称】《信息技术》
【年(卷),期】2022(46)2
【摘要】针对交错并联图腾柱PFC拓扑在电感电流连续导电模式CCM(Continue Conduction Mode)下,占空比预测控制中系统存在二次谐波以及特定次谐波的问题,设计对特定频率谐波有良好跟踪特性的PR控制器,补偿占空比预测控制的谐波分量。

同时,在电压外环中设计陷波器,对特定次谐波进行滤波和反馈补偿。

仿真实验结果证明,基于PR控制器与陷波器的占空比预测控制系统,在保留了系统快速动态性的基础上,输入电流很好的得到滤波,电流的THD(Total Harmonic Distortion)值明显减小,谐波含量降低,提高了输入电能的质量,实现PFC功能。

【总页数】7页(P76-82)
【作者】吕镇宇;于新红;吴蒙;陈军希
【作者单位】电机驱动与功率电子国家地方联合工程研究中心(中国科学院海西研究院泉州装备制造研究所)
【正文语种】中文
【中图分类】TM461
【相关文献】
1.交错并联Boost PFC变换器的研究与实现
2.交错并联CCM Boost PFC变换器研究
3.交错并联PFC变换器均流技术的研究
4.四通道交错并联DCM Boost PFC 变换器研究
5.ZVT-PWM交错并联Boost PFC变换器的研究
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