1、 中文 7900字 改进具有功率因数校正方案降压型变换器的控制策略 降压型高功率因数 PWM 变换器拓扑结构不仅能够充分有效消除输入电流的 谐波，而且其 具有 高效率， 缺乏浪涌电流 ， 能够获得较低的 直流输出电压， 具有短路保护 等 优点 。 对通讯能量系统而言， 降压型高功率因数转换器的固有 性能成为 有吸引力的电源供应器能源系统。另一方面，因为这种类型的转换器必须采用高电感 值 的电抗器，这些 都会 增加设备的尺寸和重量， 进而 阻碍其广泛使用。 本文提出了一种降压型高功率因数 PWM转换器 的一种 新的控制策略，它可以缩小 电抗器的 体积和重量，也 能 消除 了输出电压 中的 脉动分
2、量。 本文对它的 工作原理和 仿真 结果进行了描述。 引言 高功率因数转换器可分为三个类型：降压型，升压型，降压升压型拓扑结构。图 1显示了这三种类型 电路拓扑的 非隔离电路 的 典型配置。 当功率开关管 T1 处于导通时，这三种电路中电抗器 L1 存储能量 ，而 但 T1 关断时， L1 中存储的能量转移到电容 C1。适当的控制 电抗器 的输入电流的 波形使之成为 正弦波 且与电网输入 电压 Vin同相 位 。 在升压型和降压升压型转换器的情况下， 当功率开关管 T1 处于导通时， 交流输入电压直接 给电抗器 L1 提供能量， L1 上的电压即为输入电压 。 但是在 降压型转换器 中 ， 电
3、抗器 L1 上的电压为交流输入电压 绝对值 与直流输出电压的差值。 因此， 在 升压型和降压升压型转换器 中 可以 一直在电抗器 L1 中 积累能量 ，而在降压型 变换器中只有 当 交流 输入电压 的 绝对值 低于 输出电压是不可能的在电抗器 L1 中 积累 能量的 。由于这个原因，降压型使我们有必要积累足够的能量在电抗器 中，以 便在 输入电压的绝对值很低提供所需要的能量。这意味着降压型相对于 升压型或降压升压型需要 更大 的电感 值 ， 而 较大的电感 会 增加物理尺寸和电抗器 的重量。 这就需要在降压型高功率因数转换器 中 尽可能 减小反应电抗器的 电感 值 ，但是 减 小 电感 将 增
4、 大反应电抗器 的电流纹波，从而导致 交流 输入电流的大量失真。为了解决这个问题， 采用 脉冲面积调制 的 控制策略 ，即使 当反应 电抗器中 包含一 个很大的纹波电流 时， 输入电流中 也 几乎没有任何失真 。 图 1典型的非隔离的三高功率因数整流器的电路配置类型 降压型高功率因数整流器的运行原理 图 2 显示了降压型高功率因数变换器 的 电路结构。反应 电抗器 Lout 有足够的 大小 ， 电抗器 Lout上的 电流 I保持了连续模式。当 T1 处于导通时 ， 电流的流通 路径 为： 输入电压 Vin D1 T1 Lout C1 D4 输入电压 Vin， 输入电流I（ Vin）等于 电抗器
5、上的电流 I（ Lout） 。 当 T1 处于关断时 ， 电抗器上的电流通过以下路径： Lout C1 Df Lout，这使得输入电流 I（ Vin） 为 零。 图 2主电路配置降压型高功率因数变换器 因此，当 Lout的值足够大，其电流纹波 小的 可以忽略不计， 变 换器 的 控制电路如图 3所示， 将电网的 正弦波 电压波形与 锯齿载波 进行比较 。 图 3常规控制电路配置 通过这一过程， 对开关装置采用 PWM控制 策略，而控制输入电流以使 才能成为一个完美的正弦波。 图 4 给出了仿真 的 波形。与输入电压同相 位的正弦波 波形 V（ 20）， 与 锯齿波 V（ IO） 比较 ， 来产
6、生 开关器件 T1 的驱动信号。 产生的 输入电流 I（ Vin）的波形 如图 4所示 。图 5显示了 输入电流 I（ Vin）的傅立叶分析结果 的 波形 。 所有的谐波成分 都 在 2以下。 图 4 电感器 Lout无纹波电流的仿真分析 图 5无纹波电流的电感器 Lout输入电流的傅立叶分析 为了使 PWM控制更容易理解 ， 仿真 中 假设 开关管的 工作频率为 2KHZ。在实际电路中，工作频率设定在高几十 千赫兹 的水平，而输入电流 I（ Vin） 中的 高频率分量中可以很容易 通过 一个小 滤波 器 滤过 。 但是，当纹波电流 电抗器上的电流 I（ Lout） 不能 忽略不计时 ， 相对于 纹波电流的 大小来说， 采用图 3的控制策略带来 了 输入电流波形失真。 图 6 给出了当 电抗器的 纹波电流 I（ Lout） 不能 忽略不计时 仿真结果。在这种情况下，反应 电抗器的 电流 I（ Lout）包含 峰峰值为 28A的纹波电流 ， 因此，输入电流 I（ Vin） 的 波
