学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

CCM PFC 无源无损缓冲电路研究

作　者: 张建勇
导　师: 赵清林
学　校: 燕山大学
专　业: 电工理论与新技术
关键词: 功率因数校正无源无损缓冲 Boost变换器电流连续模式平均电流控制
分类号: TM461
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 57次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载

内容摘要

功率因数校正技术已被广泛应用于开关电源中,以减小对电网的谐波污染,但其引入增加了一级能量变换,降低了电源的效率。小体积、高功率密度一直是开关电源发展的趋势和要求,如何提高变换器的效率和性能是当今电力电子行业研究的热点和难点。本文在深入调研的基础之上将无源无损缓冲技术应用于功率因数校正器中,尤其在缓冲电路拓扑方面开展了较为深入的研究工作。本文首先分析了Boost变换器功率损耗的分布,建立其损耗的数学模型,借助MathCAD软件计算了基于Boost的功率因数校正变换器的效率,计算结果表明,由二极管的反向恢复引起功率开关的开通损耗占输出功率的比例高达1.2%。因此实现开关管的软开关有助于减小开通损耗,提高功率因数校正变换器的效率和性能。在无源无损软开关拓扑中,本文首先研究了最小电压应力和非最小电压应力缓冲电路,通过分析其基本工作原理,给出了无源元件参数设计的方法,实验样机的实验效果表明这两种电路均能提高PFC的效率,但是缓冲电路存在引入了额外的电压应力或电流应力、参数设计复杂等不足。本文在详细分析互感型无源无损缓冲电路的基础上,提出了一种新的基于磁耦合的无源无损缓冲电路,其结构简单,参数设计简洁,软开关实现范围广,且不会给开关管引入额外的电压应力,克服了现有的无源缓冲电路的电压或电流应力高、参数设计复杂和软开关范围受限制等缺陷。在原理分析和参数计算的基础上,设计并搭建了500 W的PFC实验样机,实验结果表明,带有基于磁耦合的无源无损缓冲电路的PFC变换器在220 V输入时效率可达96.7%,输入电流的总谐波畸变率为4.0%,功率因数达到0.986。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-16
  1.1 功率因数校正简介  9-10
  1.2 软开关技术发展  10-11
  1.3 CCM PFC 无源无损缓冲技术  11-15
    1.3.1 CCM PFC 拓扑选择及分析  11-12
    1.3.2 CCM PFC 无源无损软开关技术研究现状  12-15
  1.4 课题的科学意义及研究内容  15-16
第2章传统PFC 参数设计及功率损耗分析  16-26
  2.1 传统PFC 主电路参数设计  16-18
    2.1.1 电感设计  16-18
    2.1.2 输出滤波电容设计  18
  2.2 传统PFC 控制电路参数设计  18-23
    2.2.1 UCC3818 控制器简介  18-19
    2.2.2 电压误差放大器补偿网络设计  19-21
    2.2.3 电流误差放大器补偿网络设计  21-23
  2.3 传统PFC 的功率损耗分析  23-25
    2.3.1 Boost 变换器功率损耗模型  23-24
    2.3.2 PFC 的功率损耗分析  24-25
  2.4 本章小结  25-26
第3章具最小电压应力的无源无损缓冲电路  26-39
  3.1 无源无损缓冲电路的分类  26
  3.2 最小电压应力缓冲电路分析  26-31
    3.2.1 最小电压应力缓冲电路工作原理分析  26-30
    3.2.2 最小电压应力缓冲电路软开关实现条件分析  30-31
  3.3 最小电压应力缓冲电路参数设计  31-33
    3.3.1 实现软开关时的开关管开关损耗模型  31-32
    3.3.2 最小电压应力缓冲电路参数设计方法  32-33
  3.4 带有最小电压应力缓冲电路的CCM PFC 设计  33-34
  3.5 实验波形分析与效率对比  34-38
    3.5.1 PFC 输入电压和输入电流波形  34-35
    3.5.2 开关管电压与电流波形  35-36
    3.5.3 主二极管电压与电流波形  36-37
    3.5.4 缓冲电感Lr 电流与谐振电容Cr、Cs 电压波形  37-38
    3.5.5 PFC 整机效率对比及分析  38
  3.6 本章小结  38-39
第4章具非最小电压应力的无源无损缓冲电路  39-51
  4.1 非最小电压应力缓冲电路分析  39-44
    4.1.1 非最小电压应力缓冲电路工作原理分析  39-43
    4.1.2 电容Cs 电压的Vr 分析  43-44
  4.2 带有非最小电压应力缓冲电路的CCM PFC 设计  44-45
  4.3 实验波形分析与效率对比  45-50
    4.3.1 PFC 输入电压和输入电流波形  45-46
    4.3.2 开关管电压与电流波形  46-48
    4.3.3 主二极管电压与电流波形  48
    4.3.4 缓冲电感Lr 电流与谐振电容Cr、Cs 电压波形  48-49
    4.3.5 PFC 整机效率对比及分析  49-50
  4.4 本章小结  50-51
第5章基于磁耦合的无源无损缓冲电路  51-62
  5.1 基于磁耦合的无源无损缓冲电路分析  51-55
    5.1.1 基于磁耦合的无源无损缓冲电路工作原理分析  51-55
    5.1.2 基于磁耦合的无源无损缓冲电路参数设计  55
  5.2 带有基于磁耦合的无源无损缓冲电路的CCM PFC 设计  55-57
  5.3 实验波形分析与效率对比  57-61
    5.3.1 PFC 输入电压和输入电流波形  57-58
    5.3.2 开关管电压与电流波形  58-59
    5.3.3 主二极管电压与电流波形  59
    5.3.4 缓冲电感Lr 电流与谐振电容Cr 电压波形  59-60
    5.3.5 PFC 整机效率对比及分析  60-61
  5.4 本章小结  61-62
结论  62-63
参考文献  63-68
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果  68-69
致谢  69-70
作者简介  70

CCM PFC 无源无损缓冲电路研究

内容摘要

全文目录

相似论文