无桥PFC控制系统仿真
第三章 无桥 Boost PFC 电路控制方案设计
传统连续电流模式控制一般采用基于乘法器的平均电流控制方法，例如典型 的 UC3584 芯片。这种控制方法需要两个检测量：输入线电压整流后正弦半波电 压参考和电感电流检测信号参考。如图 3-1 所示，传统 Boost PFC 电路中这两个 量都比较容易获取。输入正弦半波电压参考可直接在整流桥后采样，电感电流信 号可以使用图 3-1a 中的采样电阻检测方式，也可以使用图 3-1b 中电流互感器采 样方式。前者采样电阻的损耗较大，适用于中小功率应用场合。后者电流互感器 采样损耗很小，适用于大功率应用场合。
面就简单回顾以往的无桥Boost PFC电路控制方案。 最初 Rockwell 公司提出无桥 Boost PFC 拓扑时采用了图 3-2 中的方法来控制
无桥 Boost PFC 电路[3]。PFC 控制方法也是典型的基于乘法器的平均电流模式控
14
第三章 无桥 Boost PFC 电路控制方案设计
制，其中线电压采样是通过整流桥 B1 对输入网压整流后分压获取，这种方法增 加了一个整流桥，会引起损耗及增加成本。电感电流检测使用了电流互感器采样 方法，电流互感器获得的电感电流信号需要再经过 B2 整流后才能提供给控制电 路使用。由此可见这种无桥 Boost PFC 控制信号的采样方式相当复杂而且不成熟。
2002 年 ST 公司尝试将 L4981PFC 控制芯片使用在无桥 Boost PFC 拓扑中。 不过 L4981 依然是一种传统的基于乘法器的 PFC 控制芯片，文献[6]中给出了如 图 3-3 的电路设计图。其中输入线电压采样使用了复杂的“电流镜”电路。电感电 流的采样使用了两个电流互感器分别检测开关管电流和二极管电流，组合后还原 电感电流。检测开关管电流的电流互感器副边绕组使用了一种中心抽头的输出方 式，能够适用于无桥 Boost PFC 这种特殊的结构。该种检测方法降低了损耗，控
无桥PFC的数字控制及电磁噪声改善研究
Classified Index: TM44 U.D.C: 621.3
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
硕士学位论文
无桥 PFC 的数字控制及电磁噪声改善研究
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
张茂平
哈尔滨工业大学 2011 年 12 月
国内图书分类号：TM44 国际图书分类号：621.3
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘
要
有源功率因数校正电路，因其功率因数可以容易接近 1 ，并且其谐波畸 变率小而得到广泛的应用，但随着功率因数校正变换器的功率不断的提高， 传统 Boost PFC 的电路中的半导体器件在导通过程中消耗了大量的能量，为 了减少工作过程中半导体器件上的损耗，在二十世纪八十年代由罗克威尔公 司发明了无桥 Boost PFC 电路；无桥 PFC 电路因其省略了整流桥，从而提高 了效率，但是无桥 PFC 因拓扑结构上的原因，导致其电磁干扰较大，从而限 制了无桥 Boost PFC 电路的应用。本文即对无桥 Boost PFC 电路的数字控制 和 EMI 抑制技术进行研究，论文的主要研究内容如下。 首先，本文针对无桥 PFC 电路电磁干扰大的问题，通过对比各种无桥 PFC 电路拓扑结构，选择了改进型无桥 Boost PFC 电路来实现其功率因数校 正， 进而进行了通信电源的无桥功率因数电路的数字控制的具体设计和实现。 其次，针对无桥 PFC 电路的传导 EMI 大的问题，本文分析对比了平衡 电桥法和抖频技术的抑制方法；因平衡电桥法的需要增加新的电路，本文采 用了抖频技术来减少电路的 EMI，而本文采用在数字控制中编程来实现频率 变化。本文对几种抖频技术进行了细致的分析和仿真，通过对比频率调制中 不同的调制波的效果，最终选择三角波调制来实现抖频。随后，仿真分析了 三角波中不同调制指数对频率调制的影响，本文具体设计了三角波的调制程 序，并进行了实物测试，验证了方案的可行性和有效性。 最后，对 PFC 工作于工频时其输出纹波大的问题，本文设计了陷波器 对输出电压进行了降低滤波，即在反馈回路中加入滤波程序，来改善输出纹 波，提高了输出电压的品质。 关键词：抖频技术；数字控制；陷波技术；改进型无桥 Boost PFC 电路
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
２ Ｉ 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 ：２ １ －１２ ０ １１ —８
２ Ｏ世纪 ９ ０年 代 由美 国学 者 Ｋ ｙ ｅＭ Ｓ ｄｅ ｅｕ ｍｅｌ ｙ
提 出 的单 周 期 控 制 技 术 （ ｎ ｙｌ Ｃ ｎ ｏ， Ｃ ， Ｏ ｅＣ ｃ ｏ ｔ ｌＯ Ｃ） ｅ ｒ
基 金 项 目 ： 福 建 省 自然 科 学 基 金 资 助 项 目 （０ １Ｏ ２ ４ ２ １Ｊ１ ９ ） 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 （９ ２） 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 Ｐ Ｃ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 Ｐ Ｃ 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 ３ ０ ０ ） 福 福 ５ １ ８ 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 ） Ｐ Ｃ 电路 。对 于无桥 Ｐ Ｃ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 Ｐ Ｃ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 Ｐ Ｃ控 Ｆ 提 Ｆ
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
无桥PFC控制策略是一种抑制电流畸变的控制方法，在大功率电子设备中得到了广泛应用。
本文针对无桥PFC控制策略的效果进行了仿真研究，以验证其在实际应用中的可行性和有效性。
我们简要介绍了无桥PFC控制策略的原理。
无桥PFC控制策略是通过在输入电压处采用桥式整流器，结合传统的电流控制技术，将输入电源转变为稳定的直流输出电压。
这种控制策略可以有效地降低输入电流的畸变程度，并提高整个系统的功率因数。
在仿真研究中，我们选取了一种常见的电力电子设备作为研究对象。
我们建立了一个包含无桥PFC控制功能的电源模型，并采用MATLAB/Simulink软件进行仿真。
在模型中，我们考虑了输入电压波动、负载变化等实际情况，并对不同的控制参数进行了调整和优化。
通过仿真研究，我们得出了以下几个结论：无桥PFC控制策略可以有效地抑制输入电流的畸变，并提高系统的功率因数。
不同的控制参数对系统性能的影响较大，需要仔细调整和优化。
输入电压波动和负载变化等因素对系统稳定性和性能也有一定影响，需要进行合理的设计和控制。
本文对抑制电流畸变的无桥PFC控制策略进行了仿真研究，通过建立电源模型、考虑实际因素等手段，验证了该控制策略的可行性和有效性。
这对于电力电子设备的设计和控制具有一定的参考意义，对于提高系统稳定性和性能有重要的实际应用价值。
无桥软开关PFC电路的设计与仿真
演讲者：戴斌 世纪电源网
1，典型的单相有源PFC电路
2，典型的单相无桥PFC电路
3，典型无桥PFC电路仿真
4，输入电压波形与输出电压波形
5，BOOST二极管电流波形
5，BOOST二极管电流波形
6，MOS管的VGS与VDS波形
6，MOS管的VGS与VDS波形
7，MOS管的VGS与漏极电流波形
7，MOS管的VGS与漏极电流波形
8，增加无损吸收网络的无桥PFC
9，输入电压和输出电压
10， BOOST二极管电流波形
10， BOOST二极管电流波形
11， MOS管的VGS与VDS波形
11， MOS管的VGS与VDS波形
12，MOS管的VGS与漏电流波形
13，另一种无损吸收网络的无桥 PFC
14，输入电压和输出电压
15， BOOST二极管电流波形
15， BOOST二极管电流波形
16， MOS管的VGS与VDS波形
16， MOS管的VGS与VDS波形
17，MOS管的VGS与漏极电流波形
/ / /
零压零流开通 零电流开通
零电压关断 零电压关断
25，软开关网络元件的选择
1. 在两种无源无损软开关电路和ZVT软开关 电路中，电感L的作用主要是减小BOOST二 极管的反向恢复电流，那么对L有个最小值的 要求： Vout / L< IDboost / trr 即： L>(VOUT*trr)/IDboost 在实际应用电路中，为了改善BOOST二极管 的反向恢复特性，我们可以选择时间t为3~5 倍trr时间。
25，软开关网络元件的选择
2. 在无源无损吸收网络中，Csnubber<<Ctransfer 所以在电荷转移过程中，LC的谐振周期，主 要由电感L和Csnubber决定。一般认为这个谐振 周期为开关周期的1/10左右比较合适。那么 有： 2π*sqrt(L* Csnubber)=T/10
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究摘要：无桥PFC（Power Factor Correction）控制是一种用于改善电力系统性能的重要技术。
为了解决电流畸变问题，本文提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略，并使用仿真方法进行了研究。
通过建立数学模型和仿真实验，验证了该控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的稳定性和可靠性，具有一定的工程应用价值。
1. 引言随着电力电子技术的不断发展，电力系统的性能要求也越来越高。
无桥PFC技术是一种重要的控制技术，可以有效改善电力系统的性能，提高电力质量，减少谐波污染，保护电力设备。
电流畸变是当前电力系统中一个普遍存在的问题，会导致系统的性能下降，对电力设备造成损害，甚至引发安全事故。
研究抑制电流畸变的无桥PFC控制策略具有重要的理论和实际意义。
2. 电流畸变的影响及控制策略在本研究中，我们提出了一种抑制电流畸变的无桥PFC控制策略。
该策略主要包括三个方面的内容：第一，优化开关器件的控制方式，提高系统的控制精度；第二，采用合适的电流控制算法，实现对电流的精确控制；设计合适的滤波器来减小系统中的谐波干扰，提高系统的稳定性和可靠性。
4. 系统建模与仿真实验为了验证抑制电流畸变的无桥PFC控制策略的有效性，我们建立了系统的数学模型，并进行了仿真实验。
在建立数学模型时，我们考虑了系统中的电源、开关器件、控制算法和滤波器等各个部分的影响，通过建立系统的状态方程和传递函数，得到了系统的稳态和动态特性。
在仿真实验中，我们验证了所提出的控制策略可以有效地抑制电流畸变，提高系统的性能。
5. 结论抑制电流畸变的无桥PFC控制策略是一个重要的研究课题，对于提高电力系统的性能，减少谐波污染，保护电力设备具有重要的意义。
我们将继续深入研究相关问题，为电力系统的改进和优化做出更多的贡献。
PFC电路仿真课程设计2
摘要开关电源以其效率高、功率密度高而在电源领域中占据着重要的地位。
开关电源多数是通过整流器与电网相接的，经典的整流器是由二极管或晶闸管组成的一个非线形电路，在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网，成为电力公害。
随着电力电子产品的广泛使用，尤其是开关电源的应用，对电网造成的谐波污染也越来越严重，这使得功率因数校正（PFC）技术成为电力电子研究的一个热点。
功率因数校正的目的，就是采用一定的控制方法，使电源的输入电流跟踪输入电压，功率因数接近为1。
有源功率因数校正优于无源功率因数校正，一般多采用之。
开关电源有源功率因数校正的主电路通常采用DC/AC开关变换器，其中升压型变换器由于具有极大的优点，使用比较广泛。
而本设计就是采用Boost 电路和专门用作功率因数校正的芯片共同完成开关电源功率因数的校正。
关键词：开关电源整流器谐波电流功率因数校正有源功率因数校正1、开关电源功率因数校正原理1.1、什么是功率因数补偿，什么是功率因数校正功率因素补偿:这项技术主要是针对因具有感性负载的交流用电器具的电压和电流不同相(图1)而引起的供电效率低下,提出的改进方法(由于感性负载的电流滞后所加电压,电压和电流的相位不同,使供电线路的负担加重,导致供电线路效率下降,这就要求在感性用电器具上并联一个性质相反的电抗元件.用以调整该用电器具的电压、电流相位特性.例如:当时要求所使用的40W日光灯必须并联一个4.75μF的电容器).用电容器并联在感性负载的两端,利用电容上电流超前电压的特性,用以补偿电感上电流滞后电压的特性,使总的特性接近于阻性,从而改善效率低下的方法叫做功率因数补偿(交流电的功率因数可以用电源电压与负载电流两者相位角的余弦函数值cosφ表示)。
常规开关电源功率因数低是由于开关电源都是在整流后,用一个大容量的滤波电容使输出电压平滑,因此负载特性呈现容性.这就造成了交流220V在整流后,由于滤波电容的充、放电作用,在其两端的直流电压上出现略呈锯齿波的纹波.滤波电容上电压的最小值远非为零,与其最大值(纹波峰值)相差并不多。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究作者：于龙飞于志超王朋辉来源：《科技创新与应用》2020年第05期摘; 要：分析无桥整流电路因交流侧升压电感而产生的输入电流过零点畸变现象，对基于dq坐标变换的PI双闭环控制策略进行了研究。
通过仿真实现基于旋转坐标系dq解耦的抑制输入电流过零点畸变的改良型控制策略、验证控制性能，同时与传统控制系统相比较，验证前者在抑制输入电流过零点畸变的性能。
关键词：无桥整流电路;dq变换;SOGI;输入电流过零点畸变中图分类号：TM46 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2020）05-0061-02Abstract： The zero-crossing distortion of the input current due to the AC side boost inductor of the bridgeless rectifier circuit is analyzed， and the PI double closed-loop control strategy based on the dq coordinate transformation is studied. An improved control strategy based on the rotation coordinate system dq decoupling to suppress the input current zero-crossing distortion is verifiedthrough simulation， and the control performance is verified. At the same time， compared with the traditional control system， the former is verified to suppress the input current zero-crossing distortion performance.Keywords： bridgeless rectifier circuit; dq transform; SOGI; input current zero crossing distortion1 無桥PFC输入电流过零点畸变分析1.1 无桥整流电路拓扑及工作状态分析如图1所示为单相无桥整流电路拓扑结构图，与全桥整流电路相比，无桥整流电路结构简单，全控器件数量仅为前者的1/2。
无桥图腾柱结构PFC电路结构设计与仿真
无桥图腾柱结构PFC电路结构设计与仿真作者：王会刚来源：《电脑知识与技术》2022年第11期摘要：采用Cascode GaN器件作为开关管，SJ-MOS作为整流管，设计了一种4000W的单相图腾柱结构电源PFC模块。
完成了整体框图和拓扑结构，设计了电流环调节器，电压环调节器，采用PSIM软件完成系统仿真。
采用数字处理器为核心搭建硬件，完成仿真，编程和整机调试，实现功能。
关键词：PFC;图腾柱结构;PSIM仿真中图分类号：TP391 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2022）11-0112-02宽禁带半导体氮化镓（GaN）器件与传统硅（Si）器件相比禁带宽度更大，击穿电场强度更高，载流子速度更快。
Cascode GaN器件即可以实现器件常闭工作，同时方便将传统Si器件的驱动电路直接应用于新型器。
可以广泛用于连续导电模式（CCM）升压PFC拓扑的电源系统中，而相对于传统Si器件。
同条件下效率、温升、BOM、体积方面体现出更大的优势。
而且图腾柱结构的PFC电路中发挥其反向特性Qrr小，开关速度快等特点[1-2]。
电路采用两颗CASCODE的GaN器件和两个MOSFET组成，两颗CASCDE GaN器件作为PWM开关和升压二极管用。
两个SJ-MOSFET作为正负半周的整流器件。
分别在正负两个半周导通和截至，替代传统的二极管，体现出更高的效率。
1 电路功率部分图1是整个系统的电源部分，驱动部分，开关管部分。
其中GaN1和GaN2作为PWM控制开关管，MOS1和MOS2作为同步整流管。
C作为输出电容，RL作为输出等效电阻;L是输入工作电感。
Vin是输入电源电压;ISEN4是电感上电流传感器。
Voutsen作为输出电压传感器;ON1-ON4作为功率管驱动电路，实现栅极驱动信号的保持状态。
ISEN_UP和ISEN_DOWN 作为上下桥臂的电流传感器，通过V45，V46显示。
高频的PWM控制信号经过ON3和ON4形成CASCODE GaN器件的驱动信号，在每半个周期内，一个GaN器件作为PWM开关管，另一个作为续流二极管的功能，两个GaN器件轮换角色，实现电感上的蓄能和释放到输出端，实现整DC-DC升压转换，两个MOS管分别控制单个工频周期每半个周期的电流通路，实现整流输出[3]。
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的三相不控整流电路仿真研究的基础上，指出了该电路存在的缺点。
通过在电路中加入电感、电容、二极管和变压器等无源器件可以改善输入相电流波形，达到功率因数校正的目的。
针对不同的电路拓扑，分别采用Matlab/Simulink6.0软件进行了仿真研究，给出了无源PFC 后的输入相电压相电流波形，并对输入相电流进行了谐波分析。
关键词：三相整流电路；无源PFC；Matlab仿真Abstract:The shortcomings of the three-phase-uncontroled rectifier circuit are introduced after simulation and analyzing the three-phase-uncontroled rectifier circuit.The input phase-current’s wave is improved and the PF value is advanced through adding inductance, capacitance, diode and transformer to thethree-phase-uncontroled rectifier circuit. All the topologies are respectively simulated by Matlab/Simulink6.0. The input phase-voltage and phase-current’s waves are afforded. The input phase-current’s harmonious are analyzed at last.Keywords：three-phase rectifier circuit；passive PFC；Matlab simulation1 引言随着三相变频设备的广泛应用，三相不控整流桥加大电容滤波电路的使用数量日益增加，由此而产生的谐波电流对电网造成的污染越来越严重，从而导致能量损耗也越来越多。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究【摘要】本文针对抑制电流畸变的无桥PFC控制策略展开研究。
在介绍了研究背景和研究意义。
接着在详细分析了无桥PFC控制原理，并设计了相应的抑制电流畸变的控制策略。
通过建立仿真模型，对控制策略进行了验证，并对仿真结果进行了分析和性能评估。
最后在总结了研究成果并展望了未来的发展方向。
本文的研究成果可帮助提高无桥PFC系统的性能和稳定性，对于提高电力电子设备的功率因数和减少电网污染具有一定的实际意义。
【关键词】无桥PFC、电流畸变、控制策略、仿真研究、原理分析、模型建立、仿真结果、性能评估、研究成果、未来展望1. 引言1.1 研究背景抑制电流畸变是提高电力电子设备性能和效率的重要问题。
在传统的电力因数校正（PFC）控制技术中，使用桥式整流电路会产生大量的电流畸变，导致系统性能下降和电网污染加剧。
为了解决这一问题，无桥PFC控制技术应运而生。
无桥PFC控制技术通过使用两个互补的功率器件来替代传统桥式整流电路，实现更为灵活和高效的功率转换。
这种技术在抑制电流畸变，提高功率因数和减小电磁干扰方面具有明显的优势。
对无桥PFC控制技术的研究和应用具有重要意义。
本文通过对无桥PFC控制技术的原理进行深入分析，设计了一种有效的控制策略来抑制电流畸变，建立了相应的仿真模型，并进行了仿真结果分析和性能评估。
通过本研究，我们将为进一步优化无桥PFC控制技术，提高电力电子设备的性能和效率提供重要参考。
1.2 研究意义本文旨在通过无桥PFC控制策略的研究，探索如何抑制电流畸变，提高功率因素，并改善电力系统的稳定性和效率。
随着电力系统的发展和普及，电流畸变成为了一个重要问题，会引起电力网络中的谐波问题，影响设备性能，甚至损害设备。
研究如何有效地抑制电流畸变具有重要的现实意义。
通过本文的研究，可以深入了解无桥PFC控制原理，并设计相应的控制策略来实现抑制电流畸变的目标。
通过建立仿真模型并对仿真结果进行分析，可以验证所提出的控制策略的有效性和可行性。
基於L4981控制的无桥PFC控制器的设计
基於L4981控制的無橋PFC控制器的設計L4981 PFC控制器L4981 PFC控制器的應用特性,這是一個高性能器件,它系以平均電流型模式,驅動輸出級可驅動1.5A,這對此應用至關重要.器件細節描述見AN628,功能方框圖見圖1.無整流橋PFC的拓扑描述傳統升壓式拓扑是PFC應用中最有效的,它用於整流橋之后,由整流橋將AC變為DC,然後加Boost拓扑,見圖2.這種結構對中,小功率電源是適宜的,隨著功率的加大,二管極橋的損耗已使散熱更困難.無橋電路拓扑解決了仍舊使用Boost拓扑而節省橋損耗的方法,其簡化電路如圖3所示.從功能點著眼,它很系兩個共地Boost變換器,傳統上電流會流過整流橋的兩支串聯二極管,而在無橋拓扑中,電流僅流過一個功率MOS的體二極管,作回程通路.為分析此電路的工作,將其分成兩個部分,第一部分工作在Boost級,而另一部分則工作在交流AC的返回通路,參見圖4.左邊,在AC正半周時為Boost變換器,右邊在負半周時為電流返回通路.正半周工作周期.當AC.輸入電壓為正時,M1的柵由控制器驅動.電流從輸入經過電感,儲能,M1關斷時,電感中能量通過D1進入電容及負載.而回程經過M2體二極管.回到AC源.(見圖4A) 在MOS關斷時,電感中電流經升壓二極管,至電容及負載.負半周期工作.在負半周.如圖4B所示,M2開啟,電流流經電感,儲存能量.在M2關斷時,能量通過D2釋放,然後經負載並经M1的體二極管返回.注意,兩個功率MOS是同時驅動的,沒有分哪部分為主動升壓,哪部分做電流回路.在每種情況下電流回程的功耗都降低了.電流檢測.PFC部分功能需控制主回路流過電流,它很象電壓波形.根據此需要,要檢測此電流,並將此信號送到控制電路.在平均電流型控制中,檢測此整流電流相當於檢測AC電流.於是可用檢測電阻完成.如圖5A.L4981. A/B的電流環的設計去掌握此信號.這很容易實現.但在大功率時,就必須用電流互感器,以便改善效率.如圖5B.在無橋PFC拓扑中,由於采用整流橋.電流連續變換方面,使電流檢測變得復雜,此外大功率應用時,功耗也大.因此,要用互感器.一個電流互感器磁芯典型為鐵氧體.初級僅1匝.次級一般為50T或100T.電流互感器在低頻下是不能工作的.因此,它必須加在高頻電流開關處,且磁芯還必須能復位.這通常用二極管來完成.為減小升壓拓扑中的電感電流.采用兩個電流互感器共同完成,如圖5b.當檢測變壓器加入無橋的PFC時,也可象圖5b一樣,不要長時間有效.比Boost情況更復雜.這里有一對MOS.(M1.M2)及一對二極管(D1.D2).我們將兩信號合成在一起.檢測二極管電流用互感器法可以簡化.在兩二極管後用一個電流互感器即可.每半周只有一支二極管工作.對於功率MOS部分.則必須用兩個.使用結構見圖6,不用太復雜即可完成.兩個合並在一起,二次側采用中心抽頭方式,加兩個二極管整流即可.由於偶合的兩繞組可不用L1的去磁.用一輔助晶體管Q1在其關斷期間使其開路,對L4981控制器.脫線可確保不少於周期的5%.Q1可以是一小信號晶體管,因為其開關電流很小,互感器二次匝數很多.為電流互感器,要用一高μ值磁芯.( μ≧5000).二次用50T.其它控制電路.輸入電壓檢測,在標準升壓拓扑中,整流輸入電壓波形的檢測采用電阻.並由一個內部電路將其鏡象後進入乘法器.無橋PFC之完整電路見圖7這是基於如下考慮.有用信號之頻率.遠低於開關頻率(KHz)升壓電感在低頻時,如同短路.由於功率MOS漏極開關接至地.(經體二極管)結果其等效電路如圖7B.其電壓關系電流關系如流入I ac端一樣,為代入之後,得:極點必須位於頻率的高端,而沒有使輸入波形畸變.在此同時,低端要濾掉開關頻率.在本應用中,等效電阻選作R eg=324KΩ.它剛好滿足電流放大器的設計.結果是R1為300KΩ,R2為12 KΩ.極點位於開關頻率前面的十倍進位處.實際上,在我們的測試中,2.7nf的標準值被選用.電壓前饋電壓前饋,在寬輸入電壓範圍時有用的功能.它需要與rm3成比例的DC電壓即主輸入電壓值.對於L4981.此值為1.5V~5.5V之間.為此可以鏡象出很寬的變化範圍.由於整流出的主頻率為100~120Hz.我們需要對此頻率有一個大的抑制.由於前饋作用時間正比於帶寬,我們介紹一個第二級的濾波器.它容許在基波頻率与響應時間的衰減之間有很好的折衷.圖8給出與圖7很相象的狀態.定義H LP(S)電感電壓和濾波輸出V LP之间的傳輸函數,我們有如下關系式:時間常數以簡單方式展示出來,極點的位置可以相從計算.常數K LP根據寬範圍定義.V_即88V至264V之間.選擇計算這個值在某中間點上.為滿足這一點,要選擇:對於電容我們設置基頻80db的衰減,使用商用值.此設計在3Hz及4Hz處有兩個極點並在100Hz處有80db衰減.實際例子.本篇應用注意中上述要點所描述的電路拓扑是獨特的,其餘要點對PFC設計都很象.標準模式的PFC升壓式應用采用L4981.從現在開始,我們可以參照設計實例.實際上,為了提升所描述的電路結構的轉換效率,采用了一對MOS,為了評估目的,用PCB板來實現它.讓我們設計一個800W的PFC.目標:1.寬輸入範圍電壓從110V rms到220V rms.2.輸出功率800W.3.輸出電壓400V DC.開關頻率為50KHz.此選擇為平衡磁芯尺寸及MOS開關損耗.升壓電感設計.升壓電感的設計,綜合電流紋波百分比及骨架成本,此部分設計與標準拓扑時相同.在本應用中,放置單一電感接到兩相之一,也可選擇采用兩個電感(兩繞組在同一磁芯上),如圖9所示.這種模式改善了共模抑制,並防止兩個功率MOS的漏電容之間的差異.為簡化模型假設接近1的耦合因子,導致電路示於圖9.電感量正比於匝數的平方,對兩個繞組有(整個)所需匝數,由給定的電感量,根據在同一磁心上,同樣的兩個繞組感量相同.其差別僅在於兩個繞組分成各自獨立的兩部分.為簡化,我們可以設計一個耦合電感,用同樣的準則同樣的匝數及同樣的導線制作的標準電感.對磁芯,要設計成一個有空氣隙的裝置.磁芯尺寸可選擇在最大I pk之下,對800W的目標參數可超過14A.(含I pk=15A)對於800W,正常電流紋波選擇25％,升壓電感為450μH.磁芯需要可選E66/33/27,它的關鍵參數如下：氣隙大小要防止其飽和,並將磁芯尺寸最佳化,選3mm使用方式如下：此結果確認此磁芯為最小尺寸.用下面公式求匝數,需設計整個的感量L.結果求出N=38T,在我們的方案中為19T+19T.為了減少高頻損耗,繞組采用多根導線並繞,可以估算出低頻電流的損耗.用下面的公式.此處用20根並聯,每根直徑0.4mm.輸出濾波電容對輸出的大電解電容,我們考慮100Hz可行的電壓紋波.此處f為輸入頻率.選用10Vac峰,電壓變化(在400V上疊加).Co值應為>318μF,選330μF.功率器件選擇的功率器件,取決於拓扑及應用環境的空間尺寸.工作在連續電流型帶快速恢復二極管的品種.在STM系列中600V電壓兩升壓二極管選為STTH8R06FP,為TO-220封裝,很易加裝散熱片.功率MOS需要500V擊穿電壓,為找到最佳方案.必須考慮全部影響功耗的參數及成本性能比.對比800W應用選擇STY34NB50F.共計用四支功率MOS,不用附加驅動器.L4981即可驅動.800W無整流橋評估電路如下(圖10)材料單如下:注:對於評估電路及外部耦合電感,EMC.此處使用共模電感30T＋30T,導線0.8mm.(40×17×9mm.磁芯). 磁化電感.L m=8mH.漏感小於50μH.下面給出600W無橋PFC的目標參數.1.輸入電壓110V~220V rms2.P O=600W3.V O=400V.開關頻率75KHz.減小磁芯尺寸及功率MOS電流.升壓電感.L=440μH,電流紋波22%,磁芯E55/28/21.气隙2.5mm.N=42, 采用21T+21T . 仍用多根並聯.P cu≦3.8W. 14根並聯,導線0.4mm,直徑.輸出電容330μF/450V.功率器件.升壓二極管與800W同.STTH 8R06FP.功率MOSFET.改為2支.STW26NM50F. 600W無整流橋PFC電路如下(圖11).材料單如下:結論革命性的無整流橋PFC,電路拓扑成功地提升了效率.圖12給800W的效率曲線. 評估結果.(表格).。
抑制电流畸变的无桥pfc控制策略仿真研究
2020年5期研究视界科技创新与应用Technology Innovation and Application抑制电流畸变的无桥PFC 控制策略仿真研究于龙飞，于志超*，王朋辉（中国矿业大学（北京）机电与信息工程学院，北京100083）1无桥PFC 输入电流过零点畸变分析1.1无桥整流电路拓扑及工作状态分析如图1所示为单相无桥整流电路拓扑结构图，与全桥整流电路相比，无桥整流电路结构简单，全控器件数量仅为前者的1/2。
图1单相无桥整流电路拓扑结构图在传统的dq 坐标变换中，通过虚拟一个滞后怨园毅的交流电压电流，可以得到dq 坐标系下的电路模型：（1）1.2输入电流过零点畸变无桥整流电路工作在单位功率因数时，因交流侧升压电感的存在，交流侧合成电压的相位始终滞后输入电压，因此在输入电压过零点到合成电压过零点这段时间内，电感电流的相位与合成电压相反，但由于二极管整流的不可控，这种工作状态实际上是不存在的，所以会产生输入电流过零点畸变。
在整个工频周期内，输入电流用分段函数表示如下：2控制算法结构2.1基于dq 坐标变换的单相系统控制算法本文通过坐标变换，将交流电压和电流通过坐标变换转变为直流量，进行闭环控制系统的设计，构成双闭环控制系统，采用同步驱动的方式驱动开关管，实现控制策略。
图2基于二阶广义积分算法的dq 解耦控制系统框图可得如图2所示的具体实现框图，为实现单相系统dq 坐标变换，需设计虚拟电压产生电路。
在传统dq 解耦控制中，虚拟电压的产生一般使用延时算法。
该方法动态响应较快，但稳态性能不佳；而本文使用的是基于二阶广义积分的虚拟电压产生电路。
摘要：分析无桥整流电路因交流侧升压电感而产生的输入电流过零点畸变现象，对基于dq 坐标变换的PI 双闭环控制策略进行了研究。
通过仿真实现基于旋转坐标系dq 解耦的抑制输入电流过零点畸变的改良型控制策略、验证控制性能，同时与传统控制系统相比较，验证前者在抑制输入电流过零点畸变的性能。
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。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC（功率因数校正）控制策略是一种有效的控制方法，可以改善电力输入端的电流波形，减少电流谐波畸变，提高整个系统的功率因数，降低电力负荷的电能损耗。
在该控制策略中，采用无桥拓扑结构的PFC电路。
这种拓扑结构的特点是使用两个MOSFET开关管和两个二极管，通过交替或非交替地激励这两个开关管，实现电力输入端的交流电压与电流之间的匹配。
为了抑制电流畸变，首先需要对电流进行检测和测量。
在该控制策略中，采用了电流采样电路，通过该电路对电流进行采样和测量。
然后，通过相关算法和控制方法，对采样得到的电流波形进行处理和调整。
针对电流畸变较大的情况，可以采用动态调整的控制方法。
即根据实时测量的电流波形畸变程度，调整控制算法的参数，使得控制器能够更好地对电流进行补偿和调节。
在仿真研究中，可以使用Matlab等仿真软件，建立无桥PFC电路的数学模型，并根据实际电路参数进行参数设置。
然后，通过输入不同的电流波形畸变，对控制策略进行仿真测试，观察控制策略对电流波形的影响。
通过仿真研究，可以得到无桥PFC控制策略对电流波形畸变的抑制效果。
在控制参数设计和调整上，也可以通过仿真结果来优化控制策略，提高电流波形的质量，实现更高的功率因数校正效果。
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究
抑制电流畸变的无桥PFC控制策略仿真研究摘要：为了解决无桥功率因数校正（PFC）控制中存在的电流畸变问题，本文提出了一种新的控制策略，并通过仿真研究进行了验证。
对无桥PFC控制中存在的电流畸变问题进行了分析，并总结了其原因。
然后，通过对控制策略进行改进，提出了一种抑制电流畸变的方法。
通过仿真实验对改进后的控制策略进行了验证，结果表明该策略能够有效地抑制电流畸变，提高无桥PFC控制系统的稳定性和性能。
1.引言无桥PFC控制是一种用于提高交流-直流（AC-DC）变换器功率因数的控制技术，可以有效地提高系统的能效。
在实际应用中，无桥PFC控制系统中往往存在电流畸变问题，这会影响系统的稳定性和性能，甚至对电网产生不利影响。
如何抑制无桥PFC控制中的电流畸变，成为了一个亟待解决的问题。
2. 无桥PFC控制中的电流畸变问题分析在无桥PFC控制系统中，电流畸变问题主要表现为谐波和高次谐波的存在，这会对系统的稳定性和性能产生不利影响。
造成电流畸变问题的原因主要有以下几点：（1）控制策略不恰当。
传统的无桥PFC控制策略往往只考虑整流电路的功率因数校正，忽略了电流波形的变化对系统的影响。
（2）参数设计不合理。
无桥PFC控制系统中的控制参数设计可能存在不合理之处，导致系统在工作过程中产生电流畸变。
针对上述问题，本文提出了一种抑制无桥PFC控制中电流畸变的新方法，通过对控制策略进行改进，优化参数设计，完善系统结构，实现了有效的电流畸变抑制。
3.改进的控制策略本文针对无桥PFC控制中存在的电流畸变问题，对控制策略进行了改进。
具体而言，我们提出了一种新的控制方法，主要包括以下几个方面的改进：（1）增加电流控制环节。
传统的无桥PFC控制策略往往只考虑功率因数校正，而忽略了对电流波形的控制。
我们提出了增加电流控制环节的方法，通过对电流进行跟踪和调整，实现了对无桥PFC控制中电流畸变的抑制。
（2）优化控制参数设计。
控制参数的合理设计对于系统的稳定性和性能至关重要。