无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究

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无桥PFC方案原理及实例实用

无桥PFC电路原理及应用实例PFC + LLC 原理图效率99.4% Totem-pole PFC, bridgeless PFC Totem pole PFC, Totem pole boostTPH3006PS TPH3206PS TPH3002PS TPH3202PS TPH3205WS TPH3206LD TPH3202LD产品的应用：氮化镓的无桥PFC /Totem Pole PFC用FET代替整流桥同时实现高效PFC功能• • 传统用的无桥需要2MOSFET，2电感，2碳化硅二极管（D1,D2)才能实现高效率采用氮化镓的图腾无桥PFC只要一个电感，2个氮化镓MOS,另D1,D2可以用二极管也可以从等同内阻的硅MOSFET以实现更高效率就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的低了（传统的会用上两个高碳货硅二极管及多用一个电感）同时因氮化镓适合高频。

采用氮化镓高频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合成本更有优势/效率依然很高传统Dual‐boost无桥PFCPFC••氮化镓的图腾无桥 PFC此设计是利用氮化镓体内二极管超低的反向恢复特性来实现高效低成本。

产品的应用：氮化镓的无桥PFC图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。

将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作 1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以上230V:400V boost Totem pole Totem pole with EMI filter and current sense50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz99.16% 99.03%99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%频率越高体积越小采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)将Transphorm公司的无桥PFC板及LLC的演示板整合起来就得到97.5%以上效率的电源Eff. (%)POUT (W) 采用氮公镓方案的1000W 无桥 PFC电源的效率 99.2%采用氮化镓的LLC电源效率 1000W 98.8%2.4kW Totem Pole PFC using Tranphorm’s TPH3205WS(63mΩ) in TO247Cost-effective 5mΩ resistor for current sensing and control 100KHz switching frequency, with peak eff of 98.8% at high line inputEfficiency at low‐line input99.5 99 98.5 98Efficiency(%)eff PlossEfficiency at high‐line input200 180 160 140Efficiency(%)99.5 99 98.5 98 97.5 97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 500 1000 1500 Output Power (W) 2000Ploss200 180 160 140effLoss(W)97 96.5 96 95.5 95 94.5 0 200100 80 60 40 20 0 400 600 800 1000 1200 1400 Output Power (W)100 80 60 40 20 0 2500Loss(W)97.5120120Preliminary EMI results (low line, 600W)Still working on EMI improvement on HF range。

有源PFC方案对提升空调制冷制热性能的实验研究

ＣＥ认证相同，２００３年５月１Ｆ１国家认监委开始对空调等家电产品实施强制性 “３ｃ认证”，以规范家电产品的ＥＭＣ标准，确保国家电网安全以及出口产品的国际竞争力。为了将变频空调器的电流谐波控制在标准范围内，需要采用功率因数校正技术来降低电流谐波值，减少对电网的污染，提高电网的质量。变频空调器中常用的功率因
１１．’ｉ目前市场上销售的直流变频空调器，其电
能变换器和开关电源的输入电路普遍采用二极管全桥整流方式，会使从电网中输入的电流波形发生畸变，导致电压和电流相位不一致，造成谐波污染，功率因数下降，且产生强大的ＥＭＩ会对电网产生很大的干扰和危害…。因此，与欧洲的
Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
技术空调器智能化生产的研究
有源ＰＦＣ方案对提升空调制冷制热性能的实验研究
林竹（广东美的制冷设备有限公司广东佛山５２８５１１）
摘要：采用有源ＰＦＣ方法，同时结合最优母线电压控制技术，在保证电流谐波抑制效果的前提下，解决了空调压缩机最高转速限制难题，与无源ＰＦＣ方法相比，在相同实验条件下，变频空调器的制冷和制热性能得到显著提升：在１５￣Ｃ～２℃室外温度范围内，有源ＰＦＣ方案的低温制热量提升１２．２％～３９．９％，低温制冷量提升７．６４％～１７．５８％；实验开始１５ｍｉｎ以后，有源ＰＦＣ方案温降速度整体快约１℃，温升速度整体快约
１．３５℃ 。
关键词：有源ＰＦＣ；母线电压；低温制热；低温制冷；温升；温降

三相无源PFC电路的仿真研究报告详解

三相无源PFC电路的仿真研究报告详解三相无源PFC（Power Factor Correction）电路是一种用于改善电源的功率因数的电路，采用三相桥式整流电路和LC滤波器结构，通过控制触发脉冲宽度（PWM）来实现对输入电流的调节，使其与输入电压保持同相，并且保持近似于正弦波的波形，从而达到提高功率因数的目的。

为了进一步研究三相无源PFC电路的性能和优化参数，进行了仿真研究，并撰写了下面的报告。

一、引言介绍三相无源PFC电路的工作原理和应用背景，指出提高功率因数的重要性以及三相无源PFC电路在节能和环保方面的优势。

二、电路结构和工作原理详细介绍三相无源PFC电路的电路结构和各个元件的作用，包括三相桥式整流电路、LC滤波器和PWM控制器。

通过图示和公式推导，讲解电路的工作原理，解释输入电流的调节和输出电压的稳定性等关键参数的影响因素。

三、三相无源PFC电路的仿真模型建立在仿真软件中搭建三相无源PFC电路的模型，选择合适的元件参数和控制策略，建立系统的数学模型，包括桥式整流器和滤波器的变量方程。

四、三相无源PFC电路的仿真结果分析五、优化参数研究针对三相无源PFC电路的性能问题，对其中的关键参数进行优化研究，包括电感、电容和PWM控制的频率等。

通过调整这些参数，并对比仿真结果，找出最佳的参数组合，以达到更高的功率因数和稳定的输出电压。

六、结论总结三相无源PFC电路的仿真研究结果，指出电路的优点和缺点，讨论仿真过程中的一些假设和误差，并提出可能的改进方案。

给出对未来工程应用的展望，进一步研究和开发更高效、更稳定的三相无源PFC电路。

引用相关研究和资料，包括理论基础、仿真软件的使用手册、相关文献和研究报告等。

以上是对三相无源PFC电路仿真研究报告的详细展开，可以根据以上框架进行进一步的扩展和详述。

无桥PFC电路改进单周期控制的仿真与实验分析

２改进单周期（ＯＣＣ）控制策略
２Ｉ典型ＯＣ工作原理．Ｃ
桥后电阻分压采样的方法。采取工频变压器、耦光和等效电阻分压，由于存在体积、复杂性和畸变等问
收稿日期：２１－１２０１１ —８
２Ｏ世纪９０年代由美国学者ＫｙｅＭＳｄｅｅｕｍｅｌｙ
提出的单周期控制技术（ｎｙｌＣｎｏ，Ｃ，ＯｅＣｃｏｔｌＯＣ）ｅｒ
基金项目：福建省自然科学基金资助项目（０１Ｏ２４２１Ｊ１９）作者简介：林维明（９４）男，建籍，授／导，博士，要研究方向为电力电子变流技术；１６一，福教博主洪翠（９２）女，福建籍，职博士研究生，要研究方向为电力电子技术。１７．，在主
便。对于无桥ＰＣ电路，Ｆ电感电流的回路与输出不共地，须采取隔离检测的办法。同时电感电流是必
何工作阶段，电流总是仅流经两个半导体功率器件，
从而有效减少导通损耗。从图１可知，由于无桥电路的输入与输出没有
无桥ＰＣ电路改进单周期控制的仿真与实验分析Ｆ
林维明，洪翠，黄超，张强
（州大学电气工程与自动化学院，建福州３００）福福５１８摘要：为了进一步减少导通损耗和提高变换器转换效率，年来提出了无整流桥新型功率因数校近正（Ｆ）ＰＣ电路。对于无桥ＰＣ电路，在输入电压检测、Ｆ存电流检测和共模噪声等一系列问题。本文深入分析了无桥ＰＣ电路控制的特点，出了采用峰值电流采样的改进单周期控制无桥ＰＣ控Ｆ提Ｆ

无桥pfc电路工作原理详解

无桥pfc电路工作原理详解
嘿！今天咱们来好好聊聊无桥PFC 电路工作原理这个超级重要的话题呀！
哎呀呀，你知道吗？无桥PFC 电路在电力电子领域那可是有着相当关键的地位呢！它能大大提高电能的利用效率，让咱们的电器设备运行得更稳定、更节能！
那这无桥PFC 电路到底是怎么工作的呢？哇！其实呀，它通过一系列巧妙的电子元件组合和控制策略来实现功率因数校正的哟！
在传统的PFC 电路中，存在着一些能量损耗的问题，而无桥PFC 电路可就厉害了呀！它巧妙地减少了导通路径上的二极管数量，从而降低了导通损耗呢！
比如说，在正半周时，电流会按照特定的路径流动，嘿，这时候一些关键的元件就开始发挥作用啦！而到了负半周，又会有不同的元件参与进来，共同保证电路的高效运行呀！
你可能会问，那它具体是怎么控制电流和电压的呢？哎呀呀，这就涉及到复杂的控制算法和反馈机制啦！通过对输入电流和电压的实时监测，然后快速调整电路中的开关状态，从而达到理想的功率因数校正效果呢！
无桥PFC 电路的优点可不止降低损耗这么简单哟！它还能减少电磁干扰，提高整个系统的可靠性哇！
总之呢，无桥PFC 电路工作原理真的是超级复杂又超级厉害呀！它的出现为电力电子技术的发展带来了巨大的推动作用呢！怎么样，
是不是对它有了更深的了解啦？。

针对无桥Boost PFC电路的验证及EMI实例分析

针对无桥Boost PFC电路的验证及EMI实例分析
无桥Boost PFC电路省略了传统Boost PFC电路的整流桥，在任一时刻都比传统Boost PFC电路少导通一个二极管，所以降低了导通损耗，效率得到很大提高，本文就常见的几种无桥Boost PFC电路进行了对比分析，并且对两种比较有代表性的无桥电路进行了实验验证和EMI测试分析。

1 引言
目前，功率因数校正一直在朝着效率高﹑结构简单﹑控制容易实现﹑减小EMI 等方向发展，所以无桥Boost PFC电路作为一种提高效率的有效方式越来越受到人们的关注。

无桥Boost PFC电路省略了传统Boost PFC电路的整流桥，在任一时刻都比传统Boost PFC电路少导通一个二极管，所以降低了导通损耗，效率得到很大提高，本文就常见的几种无桥Boost PFC电路进行了对比分析，并且对两种比较有代表性的无桥电路进行了实验验证和EMI测试分析。

2 开关变换器电路的传导EMI分析
电磁干扰（EMI）可分为传导干扰和辐射干扰两种，当开关变换器电路的谐波电平在高频段（频率范围30 MHz以上）时，表现为辐射干扰，而当开关变换器电路的谐波电平在低频段（频率范围0.15～30 MHz）表现为传导干扰，所以开关变换器电路中主要是传导干扰。

传导干扰电流按照其流动路径可以分为两类：一类是差模干扰电流，另一类是共模干扰电流。

以在主电路参数完全相同的情况下，各种常见无桥Boost PFC电路中形成的差模电流是相同的。

而不同的是因开关管的位置以及二极管加入等原因造成的共模电流。

所以本文主要分析的的是各种电路结构中共模干扰的情况，各点的寄生电容大小以各点到输入侧零线之间的电位变化大小和频率变化快慢来代替。

无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究

部分ＡＰＦＣ技术是一种集有源功率因数校正
制方案。与传统的双端脉冲控制方案不同的是，在电源电压ｕｉｎ的正／负半个周期内，在０￣θ１时间，因为ｕｉｎ很低，此时即使调节占空比Ｄ，使其接近１００％，电流上升也非常缓慢，因此在０￣θ１时间内并不控制功率开关对输入电流进行斩波；在 θ４￣π时间，同样不对ｕｉｎ进行斩波，而是利用电感的续流作用，让输入电流自然下降为零。在ｕｉｎ较低的 θ１￣θ２和 θ３￣θ４时间内控制功率开关工作，让电路处于强迫整流状态；而在ｕｉｎ较高的 θ２￣θ３的时间内，让功率开关停止工作，从而使电路处于自然整流状态。θ２，θ３的时刻由负载功率决定，负载越大，ＡＰＦＣ作用时间 θ２值就越大（其中 θ２＋θ３＝π）。采用改进的双端脉冲控制方案得到的输入电流各次谐波含量同样能满足ＩＥＣ６１０００－３－２标准，且能获得更高的效率。
无桥部分有源ＰＦＣ的理论分析与实验研究
处于续流阶段。
和制热，获得良好的控制效果；负载较小时，适当减
为了分析比较ＢＬＰＦＣ电路与传统ＰＦＣ电路的效率情况，以正半周即ｕｉｎ＞０为例，详细分析了两种电路在每一时刻的损耗情况，如表１所示。
小 θ１的取值，以使变频器的调制度适当增加，从而改善轻载低速时的调速性能。
桥前电压ｕＡＢ波形的包络线应该与电解电容上纹波电压ｕ! Ｃｅ的波形相一致；在电源负半周期内，ｕＡＢ的包络线应该与ｕ! Ｃｅ的包络线关于横轴对称，两者关系如图４所示。
ＷＡＮＧＨａｎ１，ＹＡＮＧＸｉｎｇ－ｈｕａ１，ＹＡＮＧＸｉ－ｊｕｎ１，ＬＥＩＨｕａｉ－ｇａｎｇ２
（１．ＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００７２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｉｎｇａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ＡＰＦＣ）ａｎｄｐａｓｓｉｖｅｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ（ＰＰＦＣ）ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅｐａｒｔｉａｌＡＰＦＣｐｏｓｓｅｓｓｅｓａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｈｉｇｈｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙａｎｄｌｏｗｃｏｓｔ，ｓｏｉｔｉｓｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｔｈｅｖａｒｉａｂｌｅｆｒｅｑｕｅｎｃｙｈｏｍｅａｐｐｌｉａｎｃｅｓｉｎｄｕｓｔｒｙ．ＡｓａｍｅｍｂｅｒｏｆｔｈｅＢｕｃｋＡＣ－ＤＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ，ｐａｒｔｉａｌＡＰＦＣｈａｓｓｏｍｅｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｒｅｄｕｃｅｄｔｏｒｑｕｅｒａｎｇｅａｎｄｌｉｍｉｔｅｄｍｏｔｏｒｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒ．ＡｎａｌｙｚｉｎｇｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐａｒｔｉａｌＡＰＦＣｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓ，ｔｈｅｐａｐｅｒｐｒｏｐｏｓｅｓａｎｅｗｍｅｔｈｏｄｏｆｃｈａｎｇｉｎｇｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｔｉｍｅｏｆＡＰＦＣｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓ（ＢＬＰＦＣ）ｔｏｐｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈｉｓｒｅａｌｉｚｅｄｂｙＭＣＵｃａｌｃｕｌａｔｉｎｇ．ＴｈｅｎｅｗｍｅｔｈｏｄｗｉｌｌｇｒｅａｔｌｙｂｏｏｓｔｔｈｅｏｕｔｐｕｔＤＣｖｏｌｔａｇｅ，ｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｔｏｒｑｕｅｒａｎｇｅ，ｐｏｓｓｅｓｓｅｓｔｈｅｃｏｍｍｏｎｍｅｒｉｔｏｆｐａｒｔｉａｌａｃｔｉｖｅＰＦＣａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ（ＥＭＩ）ｐｒｏｂｌｅｍ．Ｔｈｒｏｕｇｈａｎａｌｙｚｉｎｇｉｔｓｔｒａｎｓｆｏｒｍｔｈｅｏｒｙ，ｉｔｉｓｆｏｕｎｄｔｈａｔｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓＰＦＣｈａｓｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｓｅｒｉａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｗｈｉｃｈｃａｎｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｐｏｗｅｒｆａｃｔ．Ｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓａｒｅｐｒｏｖｅｄｂｙｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｖｅｒｔｅｒ；ｐｏｗｅｒｆａｃｔｏｒ；ｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ／ｅｌｅｃｔｒｏ－ｍａｇｎｅｔｉｃｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅ；ｓｅｒｉａｌｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ

无桥pfc工作原理

无桥pfc工作原理
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无桥PFC工作原理
无桥PFC(Power Factor Correction)是指一种技术，广泛应用于电源电路，用来提高电源的功率因数(PFC)。

它通过调节电源的电流以得到更好的效果，以改善传统电源的功率因数。

无桥PFC电路的原理是：它可以把同时发生在电源负载上的电压和电流调整成一致，从而改善功率因数。

无桥PFC电路包括滤波器、反馈电路、电流控制器以及驱动器。

滤波器将反馈电压与输入电压相比较，以确定电流控制器调整的电流水平。

反馈电路使用一个电流检测电阻器来实现检测反馈电流的功能，反馈电路的输出电压随着反馈电流的变化而变化，以控制驱动器的输出电流。

电流控制器是无桥PFC的核心部分，它可以对电源的电流进行控制，使其保持与电压相一致。

驱动器将电流控制器控制的电流转换成电压，以驱动负载。

无桥PFC电路的主要优点是减少了被动元件的使用，降低了电源系统的成本，提高了电源的效率，改善了功率因数，改进了电源的稳定性，减少了谐波噪声。

它还可以提供更高的输出电压，从而改善负载的工作性能。

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基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究

基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究随着电力质量的重要性日益凸显，无源功率因数校正（PFC）技术在电源电子中得到了广泛的应用。

无桥PFC电路作为一种常见的PFC方案，具有输入电流波形相对光滑、功率因数高等优点。

然而，传统的无桥PFC电路中存在一些问题，如开关器件的损耗较大、控制复杂等。

为了解决这些问题，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路得到了广泛关注与研究。

基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路以其简单可靠的特点，成为了无桥PFC电路中一个重要的研究方向。

在传统的无桥PFC电路中，需要两个MOSFET开关器件，因此需要两个开关器件的驱动电路，导致了控制电路的复杂度相对较高。

而基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路则使用了一个双向开关作为开关器件，从而减少了控制电路的复杂度。

这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路的工作原理如下：首先，输入交流电压经过桥式整流电路得到直流电压；然后，通过双向开关，将直流电压分别输入到两个电容上；在充电和放电的过程中，双向开关通过变换工作状态来实现功率因数校正，从而实现了输入电流和输出电流的基本匹配。

在这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路中，控制的关键是通过改变双向开关的工作状态来实现功率因数校正。

通过采用单周期控制策略，可以使输入电流和输出电流保持一定的相位差，从而实现无源功率因数校正。

在一个周期内，通过对双向开关的控制信号进行调整，可以实现输入电流与输入电压的匹配。

与传统的无桥PFC电路相比，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC 电路具有以下优点：首先，使用了双向开关作为唯一的开关器件，大大简化了控制电路的复杂度；其次，由于控制信号的精确控制，可以实现更高的功率因数；此外，由于双向开关的工作状态切换，开关器件的损耗也可以得到有效控制。

总的来说，基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路已经成为了无源功率因数校正技术中的重要研究方向。

通过对双向开关的工作状态进行调整，可以实现输入电流和输出电流的基本匹配，从而实现无源功率因数校正。

无桥Boost PFC技术的研究

功率因数大于 0. 97 , THD 值小于 10 %.
关键词 :功率因数校正 ( P FC) ; 无桥 ;平均电流控制 ; 单周期控制 ;L4981 ;IR1150 中图分类号 : TM 46; TM714. 3 文献标识码 :A 文章编号 :100529490( 2007) 0521918204 模式” , 使得采样电路变得非常简单 , 从而提高了效率和功率密度 . 本文分别采用两种控制方法 , 做出了实际电路 , 并给出了对比分析 .
Boost PFC 拓扑 ,控制电路分别采用 “平均电流控制” 技术的芯片 L4981 和 “单周期控制” 技术的芯片 IR1150 ,研制出一台 1 500 W 的实验样机 ,并对两种控制电路进行了详细的对比分析. 实验结果证明两种控制方法均能达到较好的功率因数校正效果 ,
L1 、 L2 储能 ; 当 S1 关断时 , 二极管 D1 与 S 2 的反向
作者简介 : 刘永光 (198 22) ,男 , 硕士研究生 ,主要从事电力电子技术的研究 ,liu yg 852 1 @ 1 63 . co m ; 刘桂花 (197 62) ,女 , 博士研究生 ,研究方向为电力电子与电力传动 ,liu guih ua @hit. ed u . cn .
第5期
刘桂花 , 刘永光等 :无桥 Boost PFC 技术的研究
19 19
寄生体二极管导通 , 电感 L 1 、 L2 和输入电源共同给负载供电 ,电感储能减少 .
用图 3 所示结构 ,S1 和 S2 采用不带体二极管的 IG2 B T ,D3 代替 S2 的体二极管 ,D4 代替 S1 的体二极管 . 无论在工频正半周期电流流过 D3 还是在工频负半周期电流流过 D4 ,电流都流经检测电阻 , 故用一个检测电阻就可以检测到极性一致的电流信号 .

无桥有源PFC的理论与数字控制技术研究

关键词：无桥ＰＦＣ；数字控制；采样
中图分类号：ＴＮ８６文献标识码：Ａ
ｌｃｏｎｔｒｏｌｓｔｕｄｙｏｎｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓｔｏｐｏｌｏｇｙａｃｔｉｖｅｐｏｗｅｒｆａｌｃｔ０ｒｃｏｒｒｅｃｔｉｏｎ
ａｎｄＣｏｍｐｕｔｅｒＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＵｎｉｖｅｓｉｒｔｙｏｆＳｈａｎｈａｇｉｆｏｒＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｓｈａｎｇｈｉａ２０００９３，Ｃｈｉｎａ）
２０１５年第ｇ期
文章编号：１００９— ２５５２（２０１５）０９— ０１１１ — ０４ＤＯＩ：１０．１３２７４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｈｄｚｊ．２０１５．０９．０３０
无桥有源ＰＦＣ的理论与数字控制技术研究
０引言
随着电力电子技术的快速发展，在工业用电、电
比，数字控制电路结构简单、抗干扰、不易受元器件
力系统、日常生活用电等领域中，电力电子装置的应用范围越来越广。电力电子装置满足了人们在升降
ＺＨＡｏＹａｏ．ｙａｏｌ，．ＬＩＵＪｕｎ
（１．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ，ＳｈａｎｇｈａｉＤｉａｎｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｙ，ｔＳｈａｎｈａｇｉ２００２４０，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＯｐｔｉｃａｌ－Ｅｌｅｃｔｉｒｃａｌ

无桥PFC与传统PFC相比的优势及解决方案

无桥PFC与传统PFC相比的优势及解决方案传统有源PFC 中，交流输入经过EMI 滤波后会经过二极管桥整流器，但在整流过程中存在功率耗散，其中既包括前端整流桥中两个二极管导通压降带来的损耗，也包括升压转换器中功率开关管或续流二极管的导通损耗。

据测算，在低压市电应用(@90 Vrms)中，二极管桥会浪费大约2%的能效。

有鉴于此，近年来业界提出了无桥PFC 拓扑结构。

实际上，如果去掉二极管整流桥，由此带来的能效提升效果很明显。

这种PFC 电路采用1 只电感、两只功率MOSFET 和两只快恢复二极管组成。

对于工频交流输入的正负半周期而言，这种无桥升压电路可以等效为两个电源电压相反的升压电路的组合。

其中左边的蓝色方框是PH1 为高电平、MOSFET 开关管M2 关闭时的开关单元，右边的橙色方框是PH2 为高电平、MOSFET 开关管M1 关闭时的开关单元。

当PH1 为高电平、PH2 为低电平时，电路工作在正半周期，这时M2 相当于体二极管(body diode)，PH2 通过M2 接地;而当PH1 为低电平、PH2 为高电平时，电路工作在负半周期，这时M1 相当于体二极管，PH1 通过M1 接地。

图：传统的无桥PFC 结构示意图。

相对于传统PFC 段而言，这种无桥PFC 节省了由二极管整流桥导致的损耗，但不工作MOSFET 的体二极管传递线圈电流。

最终，这种结构消除了线路电流通道中一个二极管的压降，提升了能效。

但实际上，这种架构也存在几处不便，因为交流线路电压不像传统PFC 那样对地参考，而是相对于PFC段接地而浮动，这就需要特定的PFC 控制器来感测交流输入电压，而这种结构中的简单电路并不能完成这项任务。

这种架构也不能方便地监测线圈电流。

此外，EMI 滤波也是一个主要问题。

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

第39卷第13期电力系统保护与控制Vol.39 No.13 2011年7月1日Power System Protection and Control July 1, 2011 无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究陶玉波1，田虎2，杨承志1，林弘 3（1.昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明 650051; 2.重庆仪表材料研究所，重庆 400700;3.南京理工大学能源与动力工程学院，江苏南京 210094）摘要：针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大，承受较高的电压、电流和热应力的不足之处，提出了一种新型的无桥有源PFC电路（BLPFC）结构。

该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管，并采用双闭环平均电流控制策略，使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点，又具有提高系统开关器件效率，降低系统损耗，发热和成本的优点。

利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真，仿真结果表明，与传统的有源PFC相比，无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率，降低开关器件损耗，抑制电流谐波，且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形。

关键词：有源PFC；无桥PFC；仿真研究；功率因数校正；双闭环电流控制策略Theoretic and simulation study of bridgeless topology active power factor correctionTAO Yu-bo1, TIAN Hu2, YANG Cheng-zhi1，LIN Hong3（1. School of Information Engineering and Automation, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650051, China;2. Chongqing Instrument Materials Research Institute, Chongqing 400700, China;3. School of Energy and Power Engineering,Nanjing University of Science and Technology, Nanjing 210094, China）Abstract: In terms of the inadequacy of the traditional Boost-type PFC power switching devices which brings a lot of switching losses and conduction losses, and burdens with a high voltage, strong current and thermal stress, this paper proposes a new Bridgeless Topology Active Power Factor Correction (BLPFC) circuit construction. This circuit changes the two diodes in traditional rectifying bridge legs into IGBT, and adopts dual closed-loop average current control strategy to improve power factor and reduce the harmonic pollution from the grid. It can improve the system switching devices efficiently and reduce system heat dissipation and costs. This circuit is simulated using the SimPowerSystems kit in Matlab/Simulink software. Simulation results show that BLPFC provides a high efficiency, low switching losses, and can restrain current harmonics, and the input current which can keep track of the input voltage waveform well.Key words: active power PFC；bridgeless PFC；simulation；power factor correction；dual closed-loop average current中图分类号： TM76 文献标识码：A 文章编号： 1674-3415(2011)13-0083-080 引言随着电力电子技术的飞速发展，各种电力电子装置应用广泛，由此带来谐波污染和无功功率的问题也日益严重。

无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究

无桥部分有源PFC的理论分析与实验研究杨喜军1，王晗1，杨兴华1，郜登科1，雷淮刚2，管洪飞21)上海交通大学电气工程系，上海2002402)上海大学自动化系，上海2000721) Email：yangxijun@ 2) Email：huaigang.lei@摘要为了节能降耗、抑制谐波电流和提高传动效果，交直交变频空调日益得到了广泛的应用。

变频空调的前级AC/DC功率电路一般采用完全有源功率因数校正（PFC）方案，能够带来非常好的校正效果。

但是由于传统BOOST完全有源PFC方案得到的直流电压较高，使得功率器件的开关应力较大，系统效率较低，不利于大功率应用。

鉴于此提出了一种结合有源PFC技术和无源PFC技术、并采用双端脉冲控制策略的Buck型的混合有源PFC方案。

上述部分有源PFC方案是通过单片机ST7MC1K2编程实现，功率电路采用Fairchild的无桥PFC（BLPFC）功率模块FPAB50PH60，具有过载与过流保护功能。

结果可以使得各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足IEC61000-3-2标准，中等负载下输入功率因数高达0.99，比同等输出功率的情况下完全PFC供电的变频空调系统效率高出2~3％，高达98%，轻载下输出直流平均电压接近电网电压幅值，重载下输出直流平均电压不低于电网电压幅值40V，能够提高后级逆变器的调制度，有利于降低馈入电动机的谐波电压含量，电动机的恒转矩范围仍然比无源PFC时较宽。

关键词单相PFC，有源PFC，无源PFC，混合PFC，无桥PFC，部分PFCTheoretic Analysis and Experimental Study of a Novel Bridgeless Partial APFCYANG Xi-jun1，WANG Han1，YANG Xing-hua1，GAO Deng-ke1，LEI Huai-gang2，GUAN Hong-fei21)Dept. of Electrical Engineering, Shanghai Jiao Tong University, Shanghai 200240;2)Dept. of Automation, Shanghai University, Shanghai 200072Abstract: A novel synthesized active PFC scheme is presented here, by integrating active PFC and passive PFC technologies. The principle of the partial PFC is analyzed theoretically and implemented. The ST7MC1K2 is used as the only MCU, and the power circuit consists of bridgeless PFC (BLPFC) power module FPAB50PH60. As a result, the harmonic current components of gained input current are consistent with IEC61000-3-2, and the input power factor is high up to 0.99 under medium and higher power outputs. The efficiency is higher than that of traditional complete PFC by 2-3%, up to 98%.Key words: Single-phase PFC, Active PFC, Passive PFC, Synthetic PFC, Bridgeless PFC (BLPFC), Partial Active PFC1. 引言在变频家用电器行业，交直交变频器的应用越来越广泛，越来越深入。

无桥Dual-Sepic PFC变换器分析与设计

３．ＳｃｈｏｏｌｏｆＥｌｅｃｔｉｒｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｒｎｇ，ＳｏｕｔｈｗｅｓｔＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ６１００３１，Ｃｈｉｎａｎｏｆｂｒｉｄｇｅｌｅｓｓｄｕａｌ－ｓｅｐｉｃＰＦＣｃｏｎｖｅｒｔｅｒ
ＣＡＯＴａｉ — ｑｉａｎｇ，ＬＩＱｉｎｇ，ＷＡＮＧＪｕｎ，ＳＵＮＺｈａｎｇ，ＹＯＵＦａｎｇ，ＬＵＯＱｉｎａ，ＣＨＥＮＪｉａｎ。
摘
要：研究了一种新型无桥Ｄｕａｌ — Ｓｅｐｉｃ功率因数校正（ＰｏｗｅｒＦａｃｔｏｒＣｏｒｒｅｃｔｉｏｎ，ＰＦＣ）变换器，该
变换器具有升降压功能，且完全消除了传统桥式ＰＦＣ变换器中的二极管整流桥，减少了电流流通路径中功率器件的数量，提高了变换器的效率。工作于不连续导电模式（ＤｉｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎ
ＤＯＩ：１０．１５９３８／ｊ．ｅｍｃ．２０１５．０１．００７
中图分类号：ＴＭ４６１文献标志码：Ａ文章编号：１００７ — ４４９Ｘ（２０１５）０２ — ００３９ — ０６

无桥PFC方案原理及实例实用

0 2500
Preliminary EMI results (low line, 600W)
Still working on EMI improvement on HF range
产品的应用：氮化镓的无桥PFC
图腾PFC是一种最高效的无桥PFC，周边器件少。
将高频开关的Q1,Q2换成氮化镓FET以实现高效的 CCM操作
1000W的氮化镓无桥PFC 效率达99.2%以上
50kHz 100kHz 150kHz 200kHz 250kHz
230V:400V boost
99.16% 99.03%
传统Dual‐boost无桥PFCPFC
• 就现阶段氮化镓无桥的方案已比传统的低了（传统的会用上两个高碳货硅二极管及多用一个电感）
• 同时因氮化镓适合高频。采用氮化镓高频化的无桥PFC后，体积大大变小，综合
成本更有优势/效率依然很高
氮化镓的图腾无桥 PFC
此设计是利用氮化镓体内二极管超低的反向恢复特性来实现高效低成本。
Totem pole
99.1% 98.97% 98.84% 98.7% 98.57%
Totem pole with EMI filter and current sense
98.9% 98.77% 98.64% 98.5% 98.37%
频率越高体积越小
采用氮化镓实现全电源97.5%效率（AC‐DC 1000W)
Efficiency(%) Loss(W)
Efficiency at low‐line input
99.5
200
99
180
98.5
eff
160
98
Ploss
140

无桥pfc工作原理

无桥PFC如何实现高效稳定的电源控制
无桥PFC技术（Bridgeless Power Factor Correction）是一种流行的电源控制技术，其工作原理基于负载平衡和零电流开关。

当电源电压高于输出电压时，无桥PFC技术将电源电压分割为两部分，使其在两个MOSFET之间进行开关，并将电流平衡到两个立即交替的电感上。

如果输出电压低于电源电压，PFC控制器将保持开启状态，以确保满足最小负载要求。

无桥PFC技术实现了高效、稳定、低失真的电源控制，能有效地提高电源的质量和稳定性。

在采用无桥PFC技术的电源上，输出波形的失真显著降低，能有效地减少电源对其他电子元器件的干扰。

总之，无桥PFC技术是当今电源控制的重要发展方向，将在未来的电源控制领域发挥越来越重要的作用。

一种新型无桥部分有源PFC的实验研究

一种新型无桥部分有源PFC的实验研究2008-9-16 13:58:00王晗杨喜军雷淮刚裴玉明供稿1 引言在变频家电行业，交直交变频器的应用越来越广泛。

这种变频器的前级一般都采用不可控整流桥和电解电容滤波，在网侧产生了严重的谐波电流污染，致使产品不能通过iec61000-3-2和iec61000-3-12[1-2]，所以必须在这些装置的前级加装有源功率因数校正器。

传统的有源功率因数校正器，属于一种完全有源pfc，虽然校正效果良好，但是大功率情况下，功率器件损耗较大，发热也比较严重。

文献[3]提出的部分pfc电路，其实质属于一种buck型pfc电路，虽然校正效果和效率都很好，但是由于斩波区间电角度不可调，在大功率情况下，直流侧电压跌落比较厉害，造成后级逆变器系统调制度的减小，降低了电动机的恒转矩范围。

另外部分pfc电路在斩波区间采用开关频率固定的调制方案，使得系统在开关频率附近产生较强的emi，如果采用开关频率变化的调制策略则将大大降低开关频率附近的emi。

鉴于上述几点，本文基于无桥pfc这种高效率的电路拓扑，采用开关频率调制方式研究了一种新型的部分有源pfc电路，通过调节斩波区间的电角度去调节直流母线电压，属于一种buck-boost型的变换器。

通过理论分析揭示了无桥pfc电路的本质，并进行了仿真分析和实验研究。

2 部分pfc电路的原理分析2.1 传统的部分pfc电路文献[3]提出的部分pfc电路，基于传统的单相boost拓扑如图1所示，采用固定电角度斩波的双端脉冲控制方案如图2所示。

图1 传统的单相pfc电路拓扑图2 固定电角度的双端脉冲控制方案图1所示的传统单相pfc电路一共使用了六个功率器件，在电路工作的每一个时刻都有3个功率器件处于工作状态，具有损耗较大，成本过高等不足，且电路不对称，因此emi也较强。

图2所示的部分pfc采用的固定电角度的双端脉冲控制方案，在输入电源的正/负周期内，在电源电压较低的区间（0-θ1和θ2-π）内，对功率开关s进行控制，在电源电压峰值附近的区间内（θ1-θ2），功率开关s始终处于关断过程。

部分有源PFC技术的理论分析与实验研究

部分有源PFC技术的理论分析与实验研究1 引言在谐波污染越来越严重的今天，如何提高电网的供电质量，已经逐渐成为人们关注和研究的热点。

为了抑制网侧的谐波电流污染，大多数设备的前级都采用了传统的boost型有源功率因数校正器，使得功率因数接近为1。

这种有源功率因数校正器一般采用完全有源pfc校正技术，即功率开关在一个电源周期中始终处于开关状态，始终承受着较高的电压、电流和热应力，这就带来了大量的开关损耗、导通损耗，限制了效率的提高。

对于变频家电行业中的变频空调而言，正在朝着单相供电大功率化方向发展，单个pfc单元的功率等级也在不断扩大，甚至高达6.0kw以上，在这种情况下采用完全有源pfc控制技术，器件的发热问题就变得非常严重，因此设计既具有高功率因数校正效果同时又具有高效率的功率因数校正装置就成为人们进一步研究的主题。

部分有源pfc技术正是基于这一本景而被提出的。

部分有源pfc技术是综合了完全有源pfc技术和无源pfc技术的一种新型的功率因数校正技术。

采用部分有源pfc技术能够将功率器件在一个电源周期中的斩波时间减少为原来的三分之二，从而可以减少三分之一的功率器件开关损耗和导通损耗，既带来了效率的显著提高又解决了大功率情况下功率器件发热严重的问题。

这一技术目前在变频家用电器等行业已经得到了广泛和成熟的应用。

本文在分析了部分有源pfc技术原理的基础上，探讨了部分有源pfc技术效率提高的原因，并进行了部分有源pfc电路的具体实验研究，验证了上述分析的正确性。

2 部分有源pfc技术的工作原理2.1 部分有源pfc技术的提出部分有源pfc技术是结合有源pfc技术和无源pfc技术特点而提出的一种综合了两种pfc优点的新颖的pfc技术[2]。

有源pfc技术也称完全有源pfc技术，是一种完全强迫整流技术，即在整个电源周期内功率开关始终都处在开关状态。

采用完全pfc技术能够很好的改善输入电流的波形，带来功率因数的显著提高，同时采用完全有源pfc技术能够在得到大大高于电源峰值电压的直流输出电压；但是这种控制技术同时又造成了整个电源周期内功率器件较大的开关损耗和导通损耗，在大功率情况下，器件的发热和损耗犹为严重，严重的降低了器件的使用寿命和限制了系统效率的提高。

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ｐｐｓｓａｎｗｍｔｏｆｈｎｉｇｔｅｅｆｔｅｔｅｏＡＦｎｔｅｂｓｆｒｇｌｓ（ＬＦｏｒｏｅｅｅｄｏａｇｈｆｃｉｉｆＰＣｏａｉｏｉｅｓＢＰＣ）ｔｐｌｇ，ｈｃｈｃｎｅｖｍｈｓｂｄｅｏｏｙｗｉｉｏｈｓ
中图分类号：Ｍ７４１Ｔ１．文献标识码：Ａ文章编号：００ｌ０（０８０－０４０１０－０Ｘ２０）５０１－３
ＴｈｅｒｔｃＡｎａｙｉｎＥｘｅｉｅａｕｄｙｏｒｄｇｌｓｒｉｌＰＦＣｏｅｉｌｓｓａｄｐｒｍｎｔｌＳｔｆＢｉｅｅｓＰａｔａ
（．海交通大学，海１上２０４；．０２０２上海大学，海２０７）００２
摘要：相部分有源功率数校止（ｏｅＦｃｒｏｅｔｎ简称ＰＣ）术结合了有源ＰＣ技术和无源ＰＣ技术，单Ｐｗｒａｔｒｃｏ，ｏＣｒｉＦ技ＦＦ优点是效率岛和成本低．变频家用电器等行业得到了广泛的应用。它属于Ｂｃ但ｕｋ型Ａ／Ｃ变换器，ＣＤ使得变频电动机传动系统的恒转矩范变窄．大输出功率受到限制：鉴于此，综合分析现有几种控制方法的基础上，于无桥最在基ＰＣ拓扑．出了一种改变有源ＰＣ作用时间的新方法，过ＭＣＦ提Ｆ通Ｕ软件编程给予实现。方法可以大大提高直流输该出电压，加电机的恒转矩范围，时具有部分有源ＰＣ的一般优点，Ｅ也得到了抑制。理论分析了其变换原增同Ｆ且ＭＩ理．发现无桥ＰＣ具有一股串联补偿提高功率因数的特点。上述分析得到了实验结果的验证。Ｆ关键词：频器；率因数；正／电磁干扰；串联补偿变功校
ｓｎｌ — ｈｓａｔｌＡＰＣｏｓｓｅｄａｔｇｓｏｉｈｅｃｅｃａｄｌｗｃｓ，ＯｉｉｗｉｅｙｓｄｎｔｅｖｒａｌｉｇｅｐａｅｐｒｉＦｐｓｅｓｓａｖｎａｅｆｈｇｆｉｎｙｎｏｏｔＳｔｓｄｌａｉｕｅｉｈａｉｂｅ￣ｑｅｃｏｐｌｎｅｎｕｔ．ｍｂｒｏｅＢｃｅｕｎｙｈｍｅａｐｉｃｓｉｄｓｒＡｓａｍｅｅｆｔｕｋＡＣ— ＣｃｎｅｔｒｐｒａＡＰＣｈｓｓｍｅｐｏｌｍｓｓｃｓａｙｈＤｏｖｒ，ａｔｌＦａｏｒｂｅｕｈａｅｉｒｄｃｄｔｒｕａｇｎｉｔｄｍｏｏｕｐｔｐｗｒＡｎｌｚｎｈｘｓｉｇｐｒａＰＣｃｎｒｌｍｅｈｄ，ｈａｅｅｕｅｏｑｅｒｎｅａｄｌｅｔｒｏｔｕｏｅ．ａｙｉｇｔｅｅｉｔａｉｌｍｉｎｔＡＦｏｔｔｏｓｔｅｐｐｒｏ
ｒａｉｅｙＭＣａｃｌｔｇＴｅｎｗｍｅｈｄｗｌｇｅｔｏｓｅｏｔｕｏｔｇ，ｎｒａｅｔｅｔｒｕａｇｐｓｅｓｓｅｌｄｂＵｃｌｕａｉ．ｈｅｔｏｉｒａｌｂｏｔｔｕｐｔＤＣｖｌｅｉｃｅｓｈｑｅｒｎｅ，ｓｓｅｚｎｌｙｈａｏｏ
维普资讯
第４２卷５期
２００８年５月
电力电子技术
ＰｏｒＥｌｔｏｉｗｅｅｃｒｎｃｓ
Ｖｏ．１４２．Ｎｏ５．Ｍａ２０８ｙ．０
无桥部分有源ＰＣ的理论分析与实验研究Ｆ
王晗 ’ 杨兴华，喜军，杨，雷淮刚
ＡｓａｔＣｍｂｎｇａｔｅｐｗｒａｔｏｅｔｎ（ＰＣ）ａｄｐｓｉｅｐｗｒａｔｏｒｃｏ（ＰＣｔｃｎｌｙｂｔｃ：ｏｉｉｃｖｏｅｃｒｒｃｉｒｎｉｆｏｃｏＡＦｎａｓｏｅｆｃｒｒｔｎＰＦ）ｅｈｏｏ，ｖｏｃｅｉｇ
ＷＡＧＨｎ，Ｎｉｇｈａ，ＡＧＸ－ｎ，ＥｕｉａｇＮａＹＡＧＸｎ—ｕＹＮｉｕＬＩａｇｎ２ｊＨ —
（．ａｇａＪｏｎｎｖｒｔ，ｈｇａ２０４，ｈｎ；．ａｇａＵｉｒｔ，ｈｎｈ００２Ｃｉ）１ｈｎｈｉｉｔｇＵｉｓｙＳａｈｉ０２０Ｃｉ２ｈｈｎｖｓｙＳａｇａ２０７，ｈｎＳａｏｅｉｎａＳｎｉｅｉｉａ