1、中文 3500 字 作为功率因数校正的变换器的基本拓扑对比 摘要： 基本类型的直流 -直流转换器，当在不连续导电模式时，有自动功率 因数校正 (PFC)属性，也就是说，如果这些转换器连接到整流的交流线路，依据它 们拓扑结构的性质，他们有能力给出更高的功率因数。当这些转换器是用来提高 功率因数时，输入电流反馈是不必要的。在这篇文章中，对基本类型的直流 -直 流变换器拓扑结构进行了研究，用来探究他们自身的功率因数校正能力。它们的 输入特性将会被比较，它们的输入行电流波形将会被预测。 1 前言 为了提高电力转换器的输入功率因数，通常一个反过来与负载相连的功率因 数校正 (PFC)电路被设计和放置在转
2、换器的前端。这个功率因数校正电路可能是一 个带着电源进线的独立的单元，或者是并入负载的电源进线的电路不可分割的一 部分。如果线电流是正弦的，线路是一个电压源而且是不会失真的。因此，基本 的做功率因数校正的想法是很简单的，通过某些方法，迫使电流的波形跟随电压 的波形。 然而，存在一个不平衡的瞬时功率在在 PFC 电路的输入功率中，这是一个两 倍的电源频率的替代量，以及它的直流输出功率。因此， PFC 电路的工作原理是 用特定的方式来处理输入功率，当输入功率大于直流输出功率时它存储过多的输 入能量，当输入功率小于直流输出功率时释放储存的能量。为了完成以上过程， 至少有一个储能元件必须包含在 PFC
3、 电路中。 在大多数 PFC 电路中，输入电感连接到桥式整流器。因为电感电流连续性的 本质，我们通常称这种联系是电流驱动。输入电感器可以在连续传导模式 (CCM) 或不连续导电模式 (DCM)中起作用。在 DCM 中，自从输入电感器的在一个给定 的独立于之前的转换周期中，输入电感器就不再是一个状态变量。峰值电感电流 自动地采样线电压。因为没有控制回路从它的输入端接入，这个 DCM 输入电路 的性质可以称为 “自身功率因数校正 ”。多回路的控制策略是必不可少的，这点也 是它的主要优势。然而，在 DCM 模式中的输入电感不能持有过多的输入能量， 因为它必须在每个开关周期的结束之前释放所有它的储存能
4、量。因此，一个庞大 的电容器用于在输入和输出之间平衡瞬时功率。此外，如果应用于不连续导电模 式，输入电流通常是有恒定占空比的三角形脉冲。在这种情况下，一个输入滤波 器是有必要的，它可以把脉动的输入电流变 为连续的输入电流。显然，为了确保 高功率因数，脉动电流的平均电流应该在波形和相位上跟随输入电压的变化。 DCM 输入回路是一种基本的直流 -直流变换器拓扑。然而，当它们应用到整 流线电压，他们可能会绘制出不同形状的平均线电流。在这个论文中，研究了基 本的降压、升压、升降压、反激式、正激、 Cuk、 Sepic 以及 Zeta 变压器拓扑。 分析结果表明，只有其中一部分是适合于 PFC 电路的。
5、 2 基本转换器拓扑的输入 输出特性 为了检查基本转换器的自身功率因数校正功能，我们首先研究了它们的输入 特征。因为当它们运行在 DCM 模式，这些转换器的输入电流是离散的，仅仅应 考虑平均的输入电流。因为开关频率比线频率高很多，让我们假设线电压在一个 转换周期内是恒定的。在稳定的操作状态，输出电压是几乎不变的，而且占空比 的变化是轻微的。因此，恒定的占空比被认为源于输入特性。在分析中，以下术 语被用到： (t)线电压； (t)线电流； ()整流的线电压； (t)整流的线电流； ,() 整流后的线电流的平均值； V0输出直流电压； W 线角频率； T 线周期； T 切换周期； D 占空比； D
6、 输入电感放电时间比 . A 降压变换器 当运行在 DCM 模式，基本的降压变换器拓扑以及它的输入电流波形被分别 地表示在图 1 的 a 和 b 中，可以根据公式表明在一个转换周期的平均输入电流： 图 1（ c）说明输入电压 输入电流 V-I 曲线是一条直线。需要注意到的是这 条直线不通过原点。当整流的线电压 ()比输出电压 Vo 低时，负的输入电流将 会发生。因为桥整流器将会阻止负的电流，所以这是不被允许的。因此，输入电 流是在接近线电压的零交叉点的零值，如图 1（ c）所示。事实上，输入电流是 失真的仅仅因为降压变换器只可以工作在输入电压高于输出电压的情况下。因此 基本的降压变流器不是一个作为 DCM 模式的输入功率因数补偿的好的选择。 （ a）降压变换器 （ b）输入电流 （
