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        抑制單級PFC中儲能電容電壓的拓撲研究

        作者: 時間:2012-03-11 來源:網絡 收藏
         用變壓器繞組N1實現負反饋來抑制電容電壓VC。當Q開通時,VC加在變壓器的初級繞組Np,因此繞組N1上的電壓同VC成正比。只有當輸入整流后的電壓大于N1上的電壓時,電感LB上才有電流;Q關斷時,LB上的能量經過D1釋放到CB。負載變化引起VC變化,加在LB上的電壓立刻變化,從而改變了輸入電流和輸入功率,有效的抑制了VC的增長。加入N1除了能降低VC外,還能在Q開通時,由N1直接傳遞部分能量到負載,降低了開關管的電流應力,提高了變換器的效率。但N1的加入降低了功率因數,增加了電流諧波含量。在圖1的AB之間再增加一個繞組N2[3][8],如圖2所示。


        圖2 用雙繞組抑制電容電壓的PFC變換器

          加繞組N2之后,在Q關斷時,加在電感LB上的反向電壓為VC和N2上的電壓之和減去輸入電壓,加大了電感LB在關斷時的電流下降率,減小了輸入功率,從而進一步降低了VC,同時也提高了功率因數。N2的選取應該滿足N1+N2Np。可見,增大N1可以降低電容電壓,提高效率。但同時降低了功率因數,增加了電流諧波含量。
          如果要求更低限度的減小開關器件的電壓、電流應力,那么在圖1和圖2中的二極管D2和繞組N1之間加入電感Lr,使輸入電流工作在CCM下。Lr可以利用變壓器漏感,也可以另外加一個電感[3]。

        3.2 反激并聯(PPFC)變換器

          反激PPFC變換器[6],如圖3所示。


        圖3 單級反激PPFC變換器

          TX1、Q、D3、Cf、RL構成電路的主支路,TX2、D2組成電路的輔助支路。儲能電容CB通過D1充電到輸入電壓的峰值電壓作為輔助支路的輸入電壓。由于兩個并聯反激支路同時工作,使用二極管D2、D3來防止這兩個支路之間產生循環電流。該變換器由輸入電壓Vin和儲能電容C2同時給負載提供能量。盡管輸入電壓Vin給負載提供大部分能量。但是,當輸入電壓很小時,負載的能量主要由儲能電容CB提供。兩個變壓器可以在DCM或CCM下工作。對于小功率應用,為了提高效率,兩個變壓器都工作在DCM下。主支路與輔助支路之間的功率分布決定輸入電流的諧波含量,而變壓器TX1、TX2的電感值決定功率分布。所以,通過正確的設計變壓器TX1、TX2的電感值可以使輸入電流的諧波含量滿足IEC1000-3-2標準。該變換器僅用一個有源開關和一個控制環就可快速的調節輸出電壓。
          它的主要優點是結構簡單、效率高、儲能電容電壓被箝位,電壓值的大小等于輸入電壓的峰值,對功率開關管沒有產生附加的電壓應力。另外,在Q開通時,由TX1直接傳遞大部分能量到負載,降低了開關管的電流應力,提高了變換器的效率。它的主要缺點是元件數目多,成本較高。



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