单相Boost型功率因数校正电路软开关技术的综述

互联网 | 编辑: 2006-08-14 16:18:00原创 一键看全文

摘要：对单相Boost功率因数校正电路软开关技术进行了分类，分为零电压开关功率因数校正电路、零电压转换功率因数校正电路、零电流开关功率因数校正电路、零电流转换功率因数校正电路、有源箝位功率因数校正电路和带有无损吸收电路的功率因数校正电路，并对每一类型的电路的拓

关键词：功率因数校正；软开关技术；DC/DC变换 中图分类号:  文献标识码:  文章编号：

0    引言

    近二十年来电力电子技术得到了飞速的发展，已广泛应用到电力、冶金、化工、煤炭、通讯、家电等领域。多数电力电子装置通过整流器与电力网接口，经典的整流器是一个由二极管或晶闸管组成的非线性电路，它会在电网中产生大量电流谐波和无功功率，污染电网，成为电力公害。在20世纪80年代中后期，开关电源有源功率因数校正技术引起了国内外许多学者的重视，进行了许多专题研究并取得了大量成果。

    有源功率因数校正技术在整流器与滤波电容之间增加一个DC/DC开关变换器。在各种单相PFC电路拓扑结构中，Boost升压型功率因数校正电路由于具有主电路结构简单，变换效率高，控制策略易实现等优点而得到广泛应用。高频化可以减小有源功率因数校正电路的体积、重量，提高电路的功率密度。为了使电路能够在高频下高效率地运行，有源功率因数校正电路的软开关技术成为重要的研究方向。

    本文对单相Boost有源功率因数校正电路软开关技术进行了分类，并对每一类型的电路的拓扑结构、工作方式及工作特点做出了分析。

1    零电压开关（ZVS）PWM功率因数校正电路

    ZVS工作方式是指利用谐振现象及有关器件的箝位作用，使开关变换器中开关管的电压在开启或关断过程中维持为零。

图1电路为ZVS功率因数校正电路，也称扩展周期准谐振功率因数校正电路[1]。在辅助开关S1开通时，电感Lr抑制二极管Df的反向恢复，电感Lr与电容Cf发生谐振至流过开关S1的电流降至输入电流大小。开关S2导通后，电感Lr与电容Cf再次谐振至流过开关S1的电流为0，电容Cf两端电压为Vo，使开关S1、开关S2实现ZV-ZCS关断。电路的不足之处是开关的电流应力比较大。

图1    扩展周期准谐振功率因数校正电路

2    零电压转换（ZVT）PWM功率因数校正电路

    在ZVT工作方式中，谐振网络拓扑与主电路是并联的。零转换PWM功率因数校正电路的导通损耗和开关损耗很小，能实现零开关特性而不增大开关的电流或电压应力，适用于较高电压和大功率的变换器。

    图2所示电路是传统的ZVT电路[2]。电感Lr与主开关S1寄生电容谐振使其寄生二极管导通，开关S1实现ZVS开通；同时，电感Lr抑制了二极管D1的反向恢复，二极管D2为电感Lr中的能量提供释放回路。

 

图2    ZVT-PWM功率因数校正电路之一及波形图

    此电路的优点在于主开关ZVS开通，二极管D1的反向恢复得到抑制，电路结构简单；不足之处是辅助开关硬开通。

    图3所示是对传统ZVT电路的改进电路[3]，其开关时序、主开关的电压、电流波形与图2相同。改进之处是在电感回路中串接二极管D3消除升压二极管D1寄生电容与电感Lr寄生振荡；在二极管D2两端并接电容减小了开关S2的关断损耗，可以提高电路的效率。

图3    ZVT-PWM功率因数校正电路之二及波形图

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