交错并联Boost功率因数校正器设计

１ 交错并 联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ基本结 构 和 电 路特性
１ ． １ 基本结 构
两相交错 并 联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ 的 电路结 构 如 图 １所 示。图中， 、 ： 为两个量值相同的升压电感 ， ｓ 、 ｓ ： 为 开关 管 ， Ｄ 、 Ｄ ： 均为整流二极管 ， Ｃ为输 出 电容 。
、
Ｐ Ｆ Ｃ受功率器件 的选型 、 成本 、 体积 、 整机效率等 因 素 的 限制 ， 无 法 满 足 较 大 功 率 场 合 的应 用 。 Ｊ 。将
交 错并 联 技 术 引 入 到 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ中， 能 够 有 效 地 降 低输 入 电流纹 波 ， 减 少开关 管 的电流应 力 ， 提高 功率 变 换器 的功 率 密 度 和 效 率 ， 适 合 在 较 大 功 率 场 合
应 用 一 。
ｓ 和 Ｄ 构成 了一个单 相 Ｐ Ｆ Ｃ支路 ； 、 Ｓ ２ 和Ｄ
构成 了另一个单相 Ｐ Ｆ Ｃ电路 ； 开关 管 ｓ 、 ｓ 分别交 错 导通 ， 相互 滞后 １ ／ ２个开关周 期 ， 相位相差 １ ８ ０ 。 。
Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ电路 不 能 由电压跟 随控制 方法 得 到 ， 通 常 由采 用 的 电压 、 电流 双 闭环 控 制 得 到 剖。根 据Ｐ Ｆ Ｃ电路 中 电感 电流 是否 连 续 ， 可将 电路 的工 作 模 式分 为三 种 ： 电流 连 续 模 式 （ Ｃ Ｃ Ｍ） 、 断 续 工 作 模 式（ Ｄ Ｃ Ｍ） 和 临界 导通模 式 （ Ｃ Ｒ Ｍ） 。Ｄ Ｃ Ｍ 无需 检 测 输 入 电压 和 电流 ， 控 制电路相对简单 ， 但 在 该 模 式 下， 开关 管和 二极管 中的峰值 电流远 大于 平均 电流 ， 导 通损 耗很 大 ， 并 且 输入 Ｅ ＭＩ 较大； Ｃ Ｒ Ｍ模 式 功 率 器 件应 力小 ， 且不存 在续 流二 极管反 向恢 复 问题 ， 但 开 关频 率会 随着输 入 电压 和 负载 的变 化 而变 化 ， 峰 值 电流是 平均 电流 的 ２倍 ， 增加了 Ｐ Ｆ Ｃ电感 的设 计
图 ２为两 相交错 并联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ中 电感 电流 叠加 图 。 图２ （ ａ ） 所示 是 Ｄ ＞ ０ ． ５的情 况 。 由 图可 知 ， 单
难度。因此 ， Ｃ Ｒ Ｍ和 Ｄ ｃ Ｍ模式通常应用于小功率 场 合 。Ｃ Ｃ Ｍ 工作 模式下 电感 电流 连续 ， 输 入输 出 电 流 纹波 小 ， Ｅ Ｍ Ｉ 滤波 器 的设计 容 易 ， 变 换器 中功 率器 件 承受 较低 的 电流 应力 和通 态 损耗 。 中、 大 功率 应 用 场 合 的功 率 因数 校 正 电路 一 般 采 用 Ｃ Ｃ Ｍ 模式。
图１ 交错 并 联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ 主 电 路
１ ． ２ 电路特性
１ ． ２ ． １ 电感电流纹波分析 与传统单相 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 变换器相 比， 交错并联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ总 的输入 电流 等 于 各 支路 电感 电流 之 和 ， 当每 个Ｐ Ｆ Ｃ支路 所 对 应 的 电感 电 流上 升 和下 降 趋 势 相 反时 ， 两者叠加后相互抵 消减小 了输入 电流纹 波。
随着电力电子技术 的发展 ， Ａ Ｃ — Ｄ Ｃ功率变换器 广泛 应用 于计算 机 电 源 、 通 信 电源 、 节 能灯 、 Ｌ Ｅ Ｄ照 明系统 、 家用 电器 、 电动机驱 动变 频器 、 不 间断 电源 、 工业 电源 等场 合 ， 由此 产 生 的谐 波 污染 和低 功 率 因 数 问题 也 日趋 严 重 Ｊ 。功 率 因数 校 正 （ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ — Ｆ ａ ｃ —
效值 的电路特性 ； 然后 采用 电压 电流双 闭环控制 ， 进行 仿真分析 ； 最后基 于控制芯片 Ｕ Ｃ Ｃ ２ ８ ０ ７ ０设 计搭建 了额定功
率２ ． ５ ｋ Ｗ 的交错并联 Ｐ Ｆ Ｃ 。仿真和实验结果表明 ， 该Ｐ Ｆ Ｃ电路具有较高的功率因数 、 很好 的纹波 电流抑制效果 和
蒋 燕 ， 王 朗珠 ， 郑 航
（ １ ． 重庆 电力高 等专科 学校 ， 重庆 ４ ０ ０ ０ ５ ３ ； ２ ． 金 华市 电力 局 ， 浙 江 金华 ３ ２ １ ０ １ ７ ）
【 摘 要】从交错并联的电路结构出发 ， 分析其具有减少输入 电流纹波、 简化升压电感设计、 降低输出电容电流有
第１ ９卷
Leabharlann Baidu
第 ５期
重庆电力高等专科 学校 学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｃ ｈ ｏ ｎ ｇ ｑ ｉ ｎ ｇ Ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ Ｐ ｏ ｗ ｅ ｒ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
２ ０ １ ４年 １ ０月
０ｃ ｔ ． ２ Ｏ１ ４
交错并联 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 功率 因数校正器设计
ｔ ｏ ｒ ． Ｃ ｏ ｒ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ， Ｐ Ｆ Ｃ） ， 正 是 解决 这一 问题 的一种 有 效 方法。随着功率 等级的不断提高 ， 传 统单相 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ
本文 采用 交错 并 联 式 连 续 导 通 模 式 Ｐ Ｆ Ｃ控 制 器 实 现两 级 Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ Ｐ Ｆ Ｃ电路交错 运行 。
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ４ ０７ － － ０ ３ 作者简 介 ： 蒋 燕（ １ ９ ６ ５一） ， 研究方 向为电力系统及 自动化 。
较高的效率 。
【 关键词】功率因数校正； Ｂ ｏ ｏ ｓ ｔ 变换器 ； 交错并联； Ｕ Ｃ Ｃ ２ ８ ０ ７ ０ 【 中图分类号】 Ｔ Ｍ ７ ６ １ 【 文献标识码 】 Ａ 【 文章编号】 １ ０ ０ ８ — ８ ０ ３ ２ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ５ － ０ ０ ４ ６ － ０ ４