单周期控制PFC - 360文档中心

单周期控制PFC原理

单周期控制PFC原理单周期控制PFC（Power Factor Correction，功率因数校正）是一种电力电子技术，旨在改善交流电源的功率因数（Power Factor，PF）。

传统的交流电源通常具有低功率因数，这会导致能源浪费和对电力网络的污染。

单周期控制PFC通过实时监测输入电压和电流，在每个输入电压周期内调整开关器件的导通时间，以实现校正功率因数的目的。

1.采样：在交流电源的输入端采样电压和电流信号。

一般来说，电流传感器和电压传感器被用于测量电流和电压的值。

2.整流：将输入电压经过整流器后转换为直流信号。

整流器主要包含二极管或整流桥等器件，将输入交流电压转换为等效的直流电压，用于后续的处理。

3.参考电流生成：参考电流是根据输入电压和电流的波形来产生的。

参考电流的波形通常与输入电压的波形相位补偿。

4.比较和判断：将采样的电压和电流信号和参考电流进行比较，并判断是否需要调整开关器件的导通时间。

5. PWM（Pulse Width Modulation）控制：当判断出需要调整开关器件导通时间时，通过PWM控制信号调整开关器件的导通时间。

PWM信号的占空比和频率将根据输入电压和电流的实时变化进行调整，以实现功率因数的校正。

6.控制开关器件：通过PWM控制信号，控制开关器件（如MOSFET、IGBT等）的导通和截止，以控制输出电压和电流的波形。

7.输出滤波和反馈：通过输出滤波电路去除PWM调制过程引入的高频噪声，并将输出电压和电流信号反馈给比较和判断部分，形成闭环控制。

然而，单周期控制PFC也存在一些缺点。

首先，其实时性和稳定性受到输入电压和负载的变化影响。

另外，由于单周期控制PFC的负荷无法预测，这种控制方法需要通过不断调整开关器件的导通时间来实现功率因数校正，这可能引入一定的开关损耗。

综上所述，单周期控制PFC是一种基于实时监测和调整开关器件导通时间的电力电子控制技术，用于实现交流电源的功率因数校正。

基于单周期控制的三相VIENNA+PFC电路设计

Finally, a 2kw PFC circuit of three-phase VIENNA structure based on one-cycle control is developed in this paper. The experimental results show that this circuit has good performance and achives good power factor correction effect. Both theoretical analysis and
2 三相 PFC 电路组成及原理 ................................................................................................... 8 2.1 谐波与功率因数的概述 ................................................................................................. 8 2.1.1 谐波及功率因数的定义 .......................................................................................... 8 2.1.2 功率因数校正技术的分类 .................................................................................... 10 2.2 三相 PFC 电路的拓扑结构 .......................................................................................... 11 2.3 三相 PFC 电路的控制方法 .......................................................................................... 16 2.3.1 DCM 工作模式 ....................................................................................................... 17 2.3.2 CCM 工作模式 ....................................................................................................... 17 2.3.3 三相 PFC 控制方法的选择 ................................................................................... 21 2.5 本章小结 ....................................................................................................................... 21

单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究

单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究随着能源需求的不断增加和环境保护的重要性日益凸显，功率因数矫正（Power Factor Correction，简称PFC）技术在电力电子转换器中变得越来越重要。

单周期临界导通PFC转换器是一种常见的用于提高功率因数的电源模块，具有成本低廉、体积小、效率高的特点。

本文将对单周期临界导通PFC转换器的控制模式及关键技术进行研究。

单周期临界导通PFC转换器的控制模式主要有两种：电流控制模式和电压控制模式。

在电流控制模式下，转换器通过控制输入电流来实现功率因数矫正。

该模式下，输入电流与输出电压之间存在一定的相位差，可以通过谐振电感和电容实现电流的平滑。

电流控制模式需要保持输入电流在正半周期是恒定的，然而随着负载变化，控制难度较大。

电压控制模式下，转换器通过控制输入电压来实现功率因数矫正。

该模式下，输入电流与输出电压之间的相位差较小，可以通过瞬态响应较好的采样环节实现电压的平滑。

电压控制模式相较于电流控制模式更容易实现，但需要保持输出电压的恒定。

单周期临界导通PFC转换器的关键技术主要有三个方面：开关技术、控制策略和谐振电路设计。

开关技术是指在转换器中采用的开关元件的选择和控制方式。

通常使用的开关元件包括金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。

选择合适的开关元件可以提高转换效率和功率密度。

控制策略是指用于控制转换器工作状态的算法和方法。

常见的控制策略包括模拟控制、数字控制、模糊控制等。

合理选择控制策略可以提高功率因数矫正效果和稳定性。

谐振电路设计是指用于平滑输入电流或输出电压的谐振网络。

谐振网络的设计需要考虑参数的匹配和交流传输特性，以实现良好的功率因数矫正效果。

单周期临界导通PFC转换器在实际应用中还存在一些挑战和发展方向。

首先，转换效率和功率因数矫正效果之间存在着一定的矛盾。

(整理)分享用单周期控制IC IR1150的PFC电路的设计

用单周期控制IC*IR1150的PFC电路的设计此应用注意描述了利用升压变换器和IR1150S的PFC控制IC的连续导通模式功率因数校正电路的设计方法。

IR1150是有关对PFC变换器控制的IR公司专利的“单周期PFC控制”技朮。

此应用注意给出了一个完整逐步的包括变换器规格和必须折衷的方法的设计步骤。

涉及的课题◆功率因数校正。

◆单周期控制的工作方式。

◆IR1150的功能的详细描述。

◆设计步骤和设计实例。

◆设计总结。

介绍功率因数定义为实际功率与视在功率的比值，实际功率是在一个周期内测得的瞬态功率的时间积分，视在功率是在一个完整的周期内电压的均方根值与电流的均方根值的乘积。

对一个正弦电压的表达公式可以写作：V rms是线路电压的均方根值。

I rms是线路电流的均方根值。

I rms1是线路电流的基波谐波。

Φ是电压和电流之间的相位差。

在这种情况下，功率因数可以分为失真因子和位移因子：电压和电流波形之间的相位移动量可以由输入的感抗和容抗的无功实质来说明。

在一个纯阻抗负载中，电压和电流是同相位的正弦波，实际功率等于视在功率，PF = 1。

单周期控制技术在的PFC中的应用变换器输出电压V O通过输出分压器按比例减小，送回到误差放大器的输入端V FB。

误差放大器用来提供回路补偿，并且产生误差信号或调制电压Vm。

见图1。

图1 误差放大器电路图2 单周期控制技术的核心电路单周期控制的核心是可重置的积分器。

此积分电路调制电压并在每一个开关周期的末端被复位。

见图2。

因为电压回路的带宽非常窄，调制电压的变化会非常非常慢，在此开关周期内可以认为它是恒定的量值。

这意味着积分器的输出将是线性斜波。

积分器斜波的斜率与误差放大器的输出电压Vm成正比。

见图3。

图3 可以重置的积分器的特性图4 PWM信号发生器这里一个重要的特性即是积分器的积分时间常数必须与开关周期匹配，以便于在每个周期的最后，斜波要与积分器的积分值匹配。

PWM比较器的基准电压值是从调制电压减去通过电流检测电阻的电压：为了用脉冲后沿调制恰当地控制升压变换器，需要由电路的输入配置去产生OCC 式的PWM。

功率因数校正论文：单周期控制软件开关boost变换器pfc技术的研究

功率因数校正论文：单周期控制软件开关Boost变换器PFC技术的研究【中文摘要】开关电源是为用电设备提供直流电源的一种电力电子装置,获得越来越广泛的应用。

但由此产生的网侧输入功率因数降低和谐波污染等问题也日趋严重,功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)技术可有效地减少网侧输入电流谐波含量并提高电源功率因数,正成为电力电子研究的热点之一。

在各种用于PFC变换器的电路拓扑中,Boost变换器因其拓扑结构简单、变换效率高、控制策略易实现等优点,被广泛应用于PFC电路中。

Boost PFC变换器根本都是工作于不连续导电模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)和连续导电模式(Continuous Conduction Mode, CCM)。

目前,大多采用平均电流控制来到达功率因数校正的,但平均电流控制中需要检测输入电压、电感电流、输出电压,并且使用乘法器来实现,使得系统控制复杂,投资增加。

单周期控制技术和软开关技术都是近些年来被提出的用于PFC的新型技术,单周期控制(One Cycle Control, OCC)作为一种新型的控制方式在功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)电路中得到广泛地应用。

单周期控制是一种新兴的非线性控制技术,与传统线性控制相比,它考虑到了开关非线性的影响,更适合对开关变换器的控制,能使系统有更快的动态响应、更强的鲁棒性和更好的输入波动抑制特性,并且单周控制PFC技术不需要乘法器,无需采样输入电压,简化了控制电路的设计。

而软开关技术的应用对于降低开关损耗,进而提高开关频率,无疑起到极为重要的作用。

本文采用的基于单周期控制的软开关Boost PFC变换器,在深入分析了单周期控制原理的根底上,将无源无损软开关技术应用于Boost PFC变换器中。

本文第二章详细介绍了无源无损软开关的工作过程,第三章主要分析了用单周期控制的Boost结构有源功率因数校正电路,推导出单相Boost结构APFC的单周期控制方程,并用根本的电路实现这种控制,和其他的APFC控制电路相比,电路结构大大简化。

单周期控制三电平PFC的研究

I
单周期控制三电平 PFC 的研究
ABSTRACT
Power factor correction (PFC) technology is being widely used in on-line UPS systems nowadays. The input power factor of the UPS is of importantance, which reflect the utilization efficiency of AC power and the harmonics. Therefore, high power factor is being considered more and more important. In this paper, a one-cycle controlled (OCC) three-level Boost PFC converter used for the front end of the half-bridge inverter UPS systems is discussed. This three-level PFC topology is simple to realize, and has small THD, low switching loss and high efficiency. The one-cycle control technique is a novel pulsed nonlinear control technique, which achieves controlling of the average value of the variables to meet the control goal in one switching cycle, and provides fast dynamic response and good input-perturbation rejection. The key compenents of OCC circuit are an integrator and a comparator. Analog integrator is used for its high speed at present. At first, the basic working principle of the three-level PFC is studied, and the small signal model of the circuit is researched. The feasibility of the system is analyzed after discussing the principle of one-cycle controlled PFC converter. A prototype based on analog IC IR1150S which uses OCC technique is built and the technique of designing the converter is offered. Experimental results show that this system is simple, reliable, and it has low THD, high PF and can realize stable and balanced postive/negative DC bus voltage. With the development of digital technique, more and more control algorithms can be implemented by the digital signal processor (DSP). Principle of digital control to realize OCC is discussed in this paper. At last, a prototype based on TMS320LF2407 is built, and the hardware design and the software design are present, furthermore, the main program flow chart is given. The control technique of half-bridge UPS system based on DSP is also studied. Key Words：UPS, Power Factor Correction, Three-level, One-Cycle Control, Digital Control

单周期控制PFC电路研究及芯片应用介绍

然而，传统功率因数矫正电路技术复杂、设计步骤繁琐、所需元件多、体积大而且成本高，例如使用经典的 UC3854 芯片开发的 PFC 电路。因此设计时其往往要在性能和成本之间进行折衷。近年来单级 PFC 的研究集中于如何简化传统的 PFC 控制电路结构，避免对输入电压采样和使用复杂的模拟乘法器。文献[1]中提出的单周期控制（One-Cycle Control，OCC）的 PFC 电路很好的解决了这个问题。目前已有两种基于单周期控制的 PFC 芯片，它们不
+
Vref
Vm
图 1 基于 Boost 拓扑的“后沿调制”型单周期控制 PFC
电路
图 1 中输出电压Vo 通过电阻 Ra 和 Rb 分压后接
入误差放大器 OP1 反向输入端,通过 PI 调节得到控
制电压Vm 。Vm 一路与电感电流检测信号 ig (t)Rs 运
算得到V1(t) ，另一路经过带有复位开关的积分器
图 3 与图 4 分别给出了基于 Boost 拓扑的“前沿调制”模式单周期控制 PFC 电路和关键波形，其工作模式与“后沿调制”模式本质相同，故不再累述其工作过程。下面对两种工作模式的特点和区别做出说明。
Vo
Q
∫ V 2(t) = 1 T
dT 0
Vm
dτ
Q
V1(t) = ige (t)Rs
ige (t)Rs
2.1 “前沿调制”型单周期芯片—ICE1PCS01
ICE1PCS01是一种平均电流模式控制的PFC芯片。它采用8脚封装，比传统的基于乘法器的平均电流模式芯片要简单很多，而且无需输入电压的采样。以下为ICE1PCS01的一些主要特性[4]: z 85V～265V宽线电压输入范围 z 平均电流模式控制，降低电感电流纹波及EMI z 通过调节外置频率设定电阻，工作频率可以在

单周期控制PFC原理

单周期控制PFC电路研究及芯片应用介绍（Ｒｙａｎｗｏｎｇ＠ａｓｔｅｃ－ａｓｉａ．ｃｏｍ）摘要：目前一些新型功率因数校正芯片使用的单周期控制技术（One-Cycle Control，OCC）无需传统PFC 芯片所需的模拟放大器、输入电压采样，以及固定的三角波振荡器。

大大简化了PFC电路的设计和缩小了装置体积，为电源PFC级提供了简便、灵活、高密度的解决方案。

本文详细分析了新型单周期控制PFC电路的原理及电路实现并介绍了两种使用了单周期控制技术的PFC芯片。

通过实验验证了单周期控制是一种简便易用而且性能优异的PFC控制方法。

关键词：功率因数校正；单周期控制；IR1150S；ICE1PCS01；Power Factor Correction Circuits Based On One-CycleControl TechniqueWANG Fan WANG Zhi-qiang(Electric Engineering College， South China University of Technology， Guangzhou 510641 China) Abstract：Nowadays new generation Power Factor Correction circuits based on "One-Cycle Control (OCC)" technique deliver the high performance of Continuous Conduction Mode (CCM) PFC. OCC does not need the traditional analog multiplier, AC line sensing or fixed oscillator ramp. This paper analysis the theory of OCC and introduce two kinds of PFC ICs using OCC technique. The experiments show both the flexibility and good performance of them.Keywords：Power factor correction; One-Cycle-Control; IR1150S; ICE1PCS010 引言开关电源以其效率高，功率密度大而在电源领域中应用越来越广。

单周期控制的三相PFC技术研究

关键词：周期：单三相；ＦＰＣ中图分类号：６１Ｍ４
１．引言
文献标识码：Ａ
其中
＝，＝ｉ，＝，，ｔ，
’
ｒ
’
一
１
’ ’
ｑ
ｒ ’
’１’ ’ Ｔ、
单周期控制是一种非线性控制技术，该控联系单周期控制技术的原理，可定义积分制方法的突出牛｜寺是：论是稳态还是暂态，无它常数Ｔ＝Ｔ，并用峰值电感电流ｉｊｊ代都能保持受控量（通常为斩波波形）的平均值恰好替上式中的ｉｉ。故上式可以化为等于或正比于给定值，即能在一个开关周期内，Ｉ一・‘ ｆｉ＝ｌ（） ’ 有效的抵制电源侧的扰动，既没有稳态误差，也｛１＝，（）Ｒ・一没有暂态误差，这种控制技术可广泛应用于非线ｌＯｄ：／Ｅ — Ｒ¨ ，）性系统的场合，比如脉宽调制、振、谐软开关式的基于以上理论分析，通过设计适当电路来变换器等，为达到理想的功率因数校正的目实现上式的等式关系，即可达到功率因数校正的的，本文研究了一种基于单周期控制的三相三开目的。关ＰＣ电路，据分析所得，Ｆ并根对电路进行了建４实验电路的设计．模和仿真。仿真结果给出了输入电流与输入电压主电路的设计主要包括主开关器件的选用，的波形，并分析了不同情况下对输入电流的影输入电感的选取，电容的选取等滤波响。根据电路原理以及电路仿真，搭建了１ＷＫ系统框图如图４所示，电路的主要技术．１本的实验装置，对实验波形进行了分析。参数为：输入线电压有效值：ＯＶ输入电压的ＩＯ２功率因数校正电路的分析．频率为：Ｈ；开关频率为：Ｋｚ出额定功５ｚ０５Ｈ输在三相电源领域中，人们提出了许多的电率：Ｋ；ＩＷ负载电流：７；出直流电压：５；３Ａ输．２Ｖ７路拓扑结构和控制方法。本章给出了一种基于单本实验所采用的厂ｒ —］周期控制的三相三开关ＰＣ电路。重点分析了Ｆ７５Ｌ｛十十【 ÷一片为Ｍ５９９。ｆ —一一ｉ芯＿其工作原理与采用的控制方式，并通过实验和仿Ｍ５９９７５驱动器输毒＋｛Ｆ — ＿蒜斟＿＿Ｊ真验证其正确性。图一包括三个输人ｂｏ电感ｏｓｔ入经高速光耦隔 — ＋卜Ｌ～３工作于电流连续导电模式（Ｃ，中１Ｌ，ＣＭ）其离（缘强度绝６ＭＯ开关器件及６个Ｓ个二极管等效构成三个２０ＶＡ，ｍｉ）５０Ｃ１ｎ．ｌ｝Ｌ｝＿＝＿ｌＬ … 双向开关目由于三相电路的对称性，中点电ｊ＿。电容与二三ＴＴ兼容。二位Ｕ与电网中点电位Ｕ近亿相等，。【因此通过控竺ｔ：二二５实验与仿＝：＝．制三个双向开关的通断可分别控制相应相的电真图２流。开关合上时相应相的电流幅值增大，开关断用ＰＰＣＳＩＥ软开时相应桥臂上的二极管导通（为正时，电流上件对该电路进行了仿真实验，将所研究的基于单桥臂二极管周期控制的三相三开关ＰＣ电路进行了主电路Ｆ导通；电流为和控制电路的仿真，仿真波形与理论分析结果基负时，桥臂本一致。下二极管导通），在原理分析和电路仿真基础上，搭出了本在输出电压文所研究的三相ＰＣ电路，Ｆ并进行了相关实验，作用下电感实验中首先输入线电压为５Ｖ图４０，为不加驱动中电流减小，信号的输入电流波形，５图为采用单周期控制之图１从而实现对电后的输入电流波形，以看出电流波形有明显改可流的控制。善图，４的电流波形ＴＤ为１．％，５的图Ｈ４５图４３单周期控制技术．电流波形ＴＤ为７９％。Ｈ．５８单周期控制技术的特点就是要保证变换器ｌ＿的输出电压在每一个开关周期内都等于给定参考电压。当给定参考电压为常数时，变换器输出也等效成稳定的直流电源。因此单周期控制技术

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。

基于单周期控制的改进型无桥boost PFC 电路研究

基于单周期控制的改进型无桥boost PFC 电路研究整流桥在传统的PFC（PowerFactor Correction，PFC）电路拓扑中不可或缺，但其所需元件数量较多，通态损耗问题严重，电路的转换效率受到极大的制约。

boost PFC电路是一种升压转换电路，在此拓扑结构基础上，文章构造了一种改进的无桥boost PFC电路，介绍了其工作模式，采用单周期控制算法在仿真平台上验证了该电路的有效性。

仿真证实了所提出结构和控制方法的可行性，得到输出电压更平稳，控制简单但效率更高。

标签：无桥；boost PFC（PowerFactor Correction，PFC）；单周期控制算法近几十年来科学技术发展突飞猛进，电力电子技术得到了迅速提高，电力电子器件的发展更是突飞猛进，它们被广泛运用到电网建设当中。

在享受着先进技术带来的便利時，也同样遭受着其产生的附加影响，尤为严重的是谐波污染，这些谐波会进入到电网中从而引起电网电力质量污染，严重影响电能利用率。

为了解决这些问题，绿色、高效的电力电子技术和设备的研究发展摆在了科研人员面前。

PFC电路作为功率校正装置可以有效改变电能质量，故研究效率高、PF接近于1的PFC变换电路更是工业界和学术界当前的急需解决的问题。

传统的PFC电路各种功率器件的应用数量较多，相应的功率耗损就会增加。

针对此弊端，不断有无桥PFC拓扑结构被提出。

因为无桥电路的拓扑结构无整流桥，使用的器件少，类似开关耗损就会减少。

本文利用了传统电路拓扑，通过在传统的基础上不断改进发展出一种本文提出的boost PFC电路，详细说明了其拓扑结构及其电流转换时的工作原理。

为了取得理想效果，运用了经典的单周期控制，并对控制原理做了详细说明，最后进行了仿真验证。

1 新型无桥Boost PFC电路的工作原理如图1所示，为组成一个单级交流变直流的AC/DC整流电路，我们将无桥Boost PFC电路的交流测与交流电源直接相连，其中开关S是电路中的有源元件，而且位于交流测，因而其必备的一点就是足够高的开关频率，应比输入电压频率高，至少是三个数量级。

基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究

第1期2011年1月电源学报Journal of Power SupplyNo.1Jan.2011基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究黄超，林维明（福州大学电气工程与自动化学院,福州350108）摘要：传统的升压型有源功率因数校正（APFC）电路的导通器件多,通态损耗较大，在功率较大和低压输入时的应用场合，其通态损耗影响整机效率的提升。

无整流桥的PFC电路成为当今研究热点。

文章分析比较了现有无桥PFC电路，并采用一种新型的无桥升压型APFC电路，其导通器件少，电压应力低，开关损耗小，在中大功率场合可得更高效率。

文中介绍了单周期控制的基本原理，并以IR1150S为控制芯片，设计了双向开关型无桥升压PFC电路，300W的试验样机证实了该电路的优越性。

关键词：功率因数校正；单周期控制；无桥升压电路中图分类号：TM461文献标志码：A文章编号：CN12-1420（2011）01-0061-051引言现代电力电子技术中，功率因数校正已成为一个重要的研究方向。

功率因数校正的目的就是纠正电网输入电流波形，减少输入电流畸变对电网的谐波污染从而提高开关电源性能并改善电网质量。

传统的单相有源功率因数校正电路以硅整流桥作为前级，导通器件比较多，系统损耗始终包括两个整流二极管带来的通态损耗；在大功率和低压输入应用场合，整流桥的通态损耗影响整机效率的提升[1]。

为了能够进一步改善前级PFC整流器的性能，越来越多研究者开始了无桥PFC电路拓扑的研究，与传统的硅整流桥单相APFC相比，无整流桥电路拓扑在任何时刻都只有两个功率半导体器件构成主回路，导通损耗小，效率高。

尤其在低压大电流场合，无桥电路具有更高效率和更好发展前景。

单周期控制技术是一种不需要乘法器及不需要输入电压检测的新颖功率因数控制方法，具有调制和控制的双重功能。

无论在稳态还是暂态，都能保持受控量的平均值正比于控制参考信号，并且能在一个开关周期内自动消除稳态、瞬态误差。

单周期PFC控制器IR1150

使用单周期控制技术的无整流桥PFC 在今年的APEC会议及PICM会议上，专家们发表了第二代功率因数校正技术的解决方案。

即为提高PFC的效率，特别是低端线路电压输入时的效率。

将传统PFC电路的整流桥去掉，改为两个功率开关MOS，两个快恢复二极管，两个升压电感组成的第二代的PFC解决方案。

第一代即传统的PFC——升压式电路拓朴如图1所示。

第二代的方案为每半周期工作的两个PFC的组合，电路拓朴如图2所示。

在第一个半周期中，MOSFET1和升压二极管D1再加上升压电感L1构成一个升压DC/DC变换器，同时，MOSFET2相当于一个二极管工作。

在第二个半周期中MOSFET2和升压二极管D2加上升压电感L2也构成一个升压DC/DC变换器。

同时MOSFET1相当于一个二极管工作。

这样，交流电压的两个半周期（即全周期）都进入了PFC的正常工作。

图1 传统的BOOST方式的PFC 图2 无整流桥的PFC两者相比较，新的拓朴省掉了一支二极管的正向压降造成的损耗，省掉了整流桥二极管的开关损耗。

两者相比较，无整流桥的PFC省掉了四支整流桥二极管，增加了一只功率MOS和一只快恢复二极管。

两者在相同输入电压范围和相同输出功率时，无整流桥的PFC电路在低端效率提高了1.5个百分点。

高端提升了0.5个百分点以上。

如果两个回流用的MOS体二极管正向压降用同步整流方式可以进一步消除MOSFET体二极管的正向压降，进一步提高效率达1%。

然而，这样好的电路拓朴如何去控制呢？用传统的平均连续电流模式的PFC控制IC能否控制呢？回答是可以的，但是很麻烦。

原因在于PFC控制IC要取样输入电压，取样电感电流，这在传统的PFC控制电路中是易如反掌的事。

然而，在无整流桥的PFC新电路拓朴中，由于电路的输入输出没有直接相连，因此其电压检测电流检测都成了难题。

恰逢此时，IR公司的具有专利技术开发出来的新型单周期控制技术（one cycle technique）控制IC IR1150S给出了简单的解决方案。

基于单周期控制的交互式PFC数字控制技术

基于单周期控制的交互式PFC数字控制技术单周期控制交互式PFC 数字控制1引言单周期控制技术是一种大信号、非线性PWM控制技术[1]，具有较快的动态响应速度和输入扰动抑制特性，其基本控制思想是通过控制开关器件的占空比，使每个开关周期中开关变量的平均值严格等于或正比于控制参考量。

单周期PFC电路无需传统PFC电路中的乘法器和输入电压采样，大大简化了PFC电路的设计、缩小了PFC电路的体积、降低了电路成本。

数字实现的单周期功率因数校正技术在保证模拟单周期PFC技术优点的同时，克服了模拟单周期PFC技术控制参数固定、控制参数适应范围小的问题，正在得到越来越广泛的关注。

交互式功率因数校正技术就是为了增加大功率PFC变换器功率密度以及减小电感和电容的体积而设计的。

交互式PFC不仅能够有效减小电感量，而且有利于减小输出电容的纹波电流大小，因此在大功率PFC电路中得到较多的应用。

本文提出了一种基于单周期控制的交互式PFC数字控制技术，并对其进行了分析和研究。

2单周期交互式PFC数字控制原理2.1 单周期PFC技术原理交互式PFC是两路独立的以180度相位差输出的变换器。

由于它们的交互式工作，所以它们的纹波可以彼此进行对消，从而减小输入的纹波电流。

图1为单周期实现的交互式PFC变换器控制原理框图。

图1 单周期实现的交互式PFC原理框图单周期PFC变换器的控制目标就是使图1中的变换器输入电流跟随整流后变换器的输入电压波形，同时又要保持输出电压稳定到给定值。

假定控制系统已经满足PFC变换器输入电流与输入电压成比例且相位一致，整个变换器可以等效为一个电阻Re，于是可以得到：(1)式中Re为PFC变换器的等效电阻，ig为电感电流瞬时值，ug为整流器输出直流电压瞬时值。

对于Boost型PFC变换器来说，在一个开关周期内，其输入电压ug、输出电压Uo和开关管占空比D的关系为：(2)所以可以得到：(3)定义Rs为PFC变换器中等效电流检测电阻，则有：(4)令，代入公式(4)可得：(5)式中T为开关周期。

单周期控制无桥Boost+PFC变换器研究

南京航空航天大学硕士学位论文单周期控制无桥Boost PFC变换器研究姓名：张军达申请学位级别：硕士专业：电力系统及其自动化指导教师：王慧贞 20080201
南京航空航天大学硕士学位论文
摘要
无桥 Boost PFC 由于省略了整流桥效率比传统 Boost PFC 高，但是由于其电感的特殊位置而导致比较高的 EMI，特别是共模干扰。本文首先系统的回顾了无桥 Boost PFC 整流电路，详细分析了各种无桥 Boost PFC 电路的优缺点和适用场合。对传统 Boost PFC 电路与无桥 Boost PFC 电路的效率做了比较分析，由于其特殊结构使得输入电压和电感电流的检测变的困难，本文使用单周期控制（One Cycle Control,OCC）作为无桥 Boost PFC 电路的控制方案。第三章详细分析了双 Boost PFC(DBPFC)电路参数的设计过程，同时设计了两台实验样机：300W DBPFC 变换器、300W 2nd DBPFC 变换器，实验验证了无桥 Boost PFC 的高效率。为了进一步减小损耗提高整机的效率，本文第四章分析和设计了双耦合电感 2nd DBPFC 变换器，通过增加两条耦合电感支路，将二极管电流转移到耦合支路上，实现二极管的自然关断，同时利用耦合电感的漏感减轻耦合支路二极管的反向恢复，大幅度提高整机的效率,并设计了一台 300W 双耦合电感 2nd DBPFC 变换器，实验结果验证了理论分析的正确性。最后通过对无桥 Boost PFC 电路与传统 Boost PFC 在共模和差模方面的比较分析，得到 2nd DBPFC 变换器的 EMI 大小与传统 Boost PFC 变换器相当的结论，Saber 仿真验证了该电路的低 EMI。关键词：功率因数校正，无桥 Boost PFC 变换器，单周期控制，电磁干扰， 2nd DBPFC，共模干扰。

单周期控制连续导电模式PFC 原理和应用

图 3 Boost 拓扑结构
图 3 是一个 Boost 拓扑结构，PFC 就是基于这个电路结构实现的。
开关 ON 时： ΔI = (Vo - Vin) *Toff ；开关 ON 时： ΔI = (Vo - Vin) *Toff ；
L
L
因此有： Vin = Toff = Toff
Vo Ton + Toff T
如图 9 所示，设定 Vsns=Rs·Is 为电感电流的比例量，Vm 为与负载相关的误差放大器的输出。

MOSFET 的 OFF 条件：Vm-Gca*Vsns= (1/T)∫Vmdt，Vm-Gca*Vsns=(Ton/T)*Vm。
于是：(Toff/T) *Vm=Gca*Vsns。
调制电压 Vm 变化得非常缓慢，一个开关周期内可视为常数。积分器的重要特性是：各周期结束时，为了使 Vm 和积分器保持一致，积分器的时间常数必须和开关周期一致。即积分器的时间常数=Vm/T。
积分器输出=(1/T)∫Vmdt，到一个开关周期的 Turn-off 时积分器输出=Vm·Ton/T=Vm·D。
单周期控制是近年来由 Keyue Smedley M 提出的新型控制技术[1]，其控制思想是通过控制开关的占空比，使每个开关周期中开关变量的平均值严格等于或者正比于控制参考量。它是一种典型的实用的非线性控制技术，其突出特点是开关变量在一个开关周期中精确跟踪控制基准，提供了很快的动态响应和很好的输入抗干扰能力，在一个开关周期内有效的消除电源纹波干扰和开关误差，控制方法简单可靠。采用单周期控制技术，可以有效地克服传统电压反馈控制中的缺陷，同时也不必考虑电流模式控制中的人为补偿[2]。
负载A
Vm
负载B
Vm dt

基于单周控制的三相VIENNA的PFC电路研究与设计

基于单周控制的三相VIENNA的PFC电路研究与设计————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：论文题目：基于单周控制的三相VIENNA PFC电路研究与设计专业：电力电子与电力传动硕士生：李伟指导教师：张刚(签名)(签名) 摘要由电力电子装置产生的大量谐波注入公共电网，不仅影响了供电质量、增加网损，而且严重时还可能造成设备工作异常，甚至损坏。

使用功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)技术把谐波污染控制在较小的范围内已是当务之急。

三相PFC 技术在解决电力公害方面起着十分重要的作用，已成为近年来研究的热点。

本文概述了三相高功率因数整流器主电路拓扑结构的研究现状。

总结了目前常用的三相有源功率因数校正拓扑和控制技术的种类及优缺点。

在此基础上对单周控制的三相VIENNA结构功率因数校正进行了研究。

首先对单周控制原理进行了研究，讨论了单周控制的基本原理及特点，以单周控制的Buck 电路为例对其控制性能进行分析。

其次分析了三相三开关三电平(VIENNA)拓扑的工作过程并对该拓扑进行了数学建模。

根据以上原理，将单周控制应用于VIENNA 结构PFC 电路中，并将控制方案选为以电源管理芯片IR1150S为核心的三积分方案。

最后探讨了一台2kW的单周控制的三相VIENNA高功率因数整流器的设计过程，其中包括开关管、整流管、输出滤波电容等元器件参数的计算、设定及选型等工作，着重给出了输入电感和驱动变压器等磁性元件的选择依据和设计方法。

该控制实现了无需乘法器和输入电压检测装置，并实现恒频的直接电流控制，控制简单，功率开关管少。

对样机进行了实验验证，实验结果验证了该电路及控制方式的合理性和可行性，该样机输入电流能够很好的跟踪输入电压，输入功率因数较高，基本在0.96以上。

表明了该电路具有较强的实用性和优越性。

单周期控制PFC变换器电流相位滞后及其补偿

单周期控制PFC变换器电流相位滞后及其补偿毛鹏;谢少军;许爱国;许泽刚【摘要】研究了单周期控制功率因数校正变换器的输入等效电路,指出了单周期控制功率因数校正变换器存在相电流滞后于相电压的基波相移问题.结合输入等效电路提出了控制开关管端电压以减小基波相移的电流滞后相位补偿方案,推导了不同基波相移时开关管端电压应满足的幅值及相位条件;在此基础上,结合单周期控制功率因数校正变换器的数字控制方案,给出了补偿方案的实现方法及设计实例,并研究了采用补偿方案时系统的稳定性.论文建立的输入等效电路能更准确地反映单周期控制功率因数校正变换器的输入特性;实验验证了提出的电流相位滞后补偿方案能够减小基波相移量,提高基波位移因数.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2010(025)012【总页数】7页(P111-117)【关键词】功率因数校正;单周期控制;基波相移;滞后相位补偿【作者】毛鹏;谢少军;许爱国;许泽刚【作者单位】南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;南京航空航天大学自动化学院,南京,210016;常州工学院电气工程系,常州,213002【正文语种】中文【中图分类】TM4611 引言单周期控制（One Cycle Control，OCC）的功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）变换器，无需检测输入电压，无需乘法器，仅采样输入电流即可实现PFC，得到了各国学者的广泛关注。

文献[1-5]分别针对单相和三相 PFC变换器提出了单周期控制策略，并阐述了变换器实现单位功率因数运行的工作机理。

OCC PFC控制技术基于准稳态控制原理，变换器在相邻若干开关周期内近似为稳态运行的DC/DC变换器，若控制相电压与相电流成一定比例，即可使变换器的输入特性呈纯阻性，实现变换器单位功率因数运行。