高频开关电源-第六章浅析.ppt

2.3 滞环电流控制模式 * 直接检测电感电流，多一个滞环逻辑比较控制器，所检测的输入电压经分压后，产生两个基准电流上限、下限。 6.3 APFC的控制技术 3 几种新型控制策略介绍 1 单周控制（积分复位控制） 6.3 APFC的控制技术 * 单周期控制技术是20世纪90年代初由美国加州理工大学的Keyue M Smedley 提出的，它是一种不需要乘法器的新颖控制方法。 * 将单周期控制技术应用于APFC电路中，取消了传统控制方法中的乘法器，使控制电路的复杂程度降低，是一种很有发展前景的控制方法。 * 滑模变结构控制 2 其他控制策略 * 预测电流控制 * 无差拍控制 1. 存在问题 当S导通时，L储能；当S关断时，L将储存的能量通过二极管D释放到CO。CO两端的电压约为400Ｖ。 由于L工作于电流连续模式，所以当S导通时，D处于反向恢复状态。 6.4 典型APFC电路存在问题 在反向恢复时间内，400Ｖ电压通过接近短路状态的D直接加于S两端，使S开启瞬时有一个较大的峰值电流。 因此，传统的功率因数校正主电路对较大功率不实用。 对于小功率的功率因数校正电路，D的结温增加不多，反向恢复时间也增加不多。 对于大功率的功率因数校正电路，D的结温很容易升高，当D结温升高时，反向恢复时间增加，峰值电流持续时间增长。 若结温进一步上升，则进入恶性循环，最终使S开启瞬时电流增至较大值，且持续时间不断增长，因而S、D极易损坏。 6.4 典型APFC电路存在问题 另外，还有效率问题。 2. 改进方法 6.4 典型APFC电路存在问题 交错并联： 3. 提高效率：无桥PFC 电路改进： 更换器件：使用碳化硅二极管 6.5 APFC电感设计 电感在PFC电路中起着能量的传递、储存和滤波等作用，并决定了输入端的高频纹波电流总量，因此按照限制电流脉动最小的原则来确定电感值。 输出功率最大、输入电压最低时，输入电流最大、纹波也最大，为了保证在这种情况下输入电流的纹波仍然满足要求，电感的设计应该在输入电压最低的点进行计算。 确定临界电感量： 根据电磁感应基本公式： U 为电感上电压值。 设计原则： 考虑最差的情况： 6.5 APFC电感设计 在开关管导通，即电感充电时，则有： 其中：Ui为输入电压值，△i为电流增量值。 经过变换，得到电感计算公式： 计算电感 （以电流连续模式为例）： （1）确定需要的相关数据 如：输出功率Pout 、开关频率fsw、输出直流电压Uout、最小的交流输入电压Uin min、最大的交流输入电压Uin max、最高温升△T等。 （2）确定输入电流的最大峰值 6.5 APFC电感设计 当输入电压最小时，输入电流最大，有： 为输出功率， 为变换器效率， （3）设定允许的电感电流的最大纹波 通常选择在最大峰值线路电流的20%左右，即允许电感电流有20%的波动，有： △I — 纹波电流（A） 6.5 APFC电感设计 （4）确定电感电流出现最大峰值时的占空比： 当输入电压达到峰值的时候，输入电流也应该达到峰值，此时的电流纹波最大，因此，应在最小输入电压的峰值点处计算占空比，有： （5）计算升压电感值为： （1）计算电感的储存能量 （2）计算面积乘积AP 式中：Bmax 最大磁感应强度（T） J 电流密度（A/cm2） K 窗口利用系数 设计电感： 本例中，输入电流峰值约为4A。 6.5 APFC电感设计 （3）选定磁心 （4）计算所需线圈匝数 （5）计算所需气隙 6.5 APFC电感设计 与单相功率因数校正电路相比，三相PFC电路具有许多优点： 适合中大功率等级的三相功率因数校正电路由于应用极为广泛，工作机理比较复杂而成为近年来的研究热点。 ② 三相输入功率脉动部分的总和为零，输入功率是一恒定值。这样，输出电容上无工频纹波，可以使用容量较小的输出电容，可以实现更快的输出电压动态响应调节。 ① 输入功率大，功率额定值可达几千瓦以上。 6.6 三相APFC电路 ③ 主电路由三相三线制供电（无中线），无中线电流，无 3次谐波及3的倍数次的谐波电流，故不存在这些谐波电流所产生的波形畸变和干扰； 电能变换与控制研究所 第六章 有源功率因数校正技术及应用 6.1 提高功率因数的必要性 6.2 有源功率因数校正（APFC）基本原理 6.3 APFC控制技术 6.4 典型APFC