一种改进型固定关断时间PFC电路的研究

单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究单周期临界导通PFC转换器控制模式及关键技术研究随着能源需求的不断增加和环境保护的重要性日益凸显，功率因数矫正（Power Factor Correction，简称PFC）技术在电力电子转换器中变得越来越重要。

单周期临界导通PFC转换器是一种常见的用于提高功率因数的电源模块，具有成本低廉、体积小、效率高的特点。

本文将对单周期临界导通PFC转换器的控制模式及关键技术进行研究。

单周期临界导通PFC转换器的控制模式主要有两种：电流控制模式和电压控制模式。

在电流控制模式下，转换器通过控制输入电流来实现功率因数矫正。

该模式下，输入电流与输出电压之间存在一定的相位差，可以通过谐振电感和电容实现电流的平滑。

电流控制模式需要保持输入电流在正半周期是恒定的，然而随着负载变化，控制难度较大。

电压控制模式下，转换器通过控制输入电压来实现功率因数矫正。

该模式下，输入电流与输出电压之间的相位差较小，可以通过瞬态响应较好的采样环节实现电压的平滑。

电压控制模式相较于电流控制模式更容易实现，但需要保持输出电压的恒定。

单周期临界导通PFC转换器的关键技术主要有三个方面：开关技术、控制策略和谐振电路设计。

开关技术是指在转换器中采用的开关元件的选择和控制方式。

通常使用的开关元件包括金属氧化物半导体场效应管（MOSFET）、绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。

选择合适的开关元件可以提高转换效率和功率密度。

控制策略是指用于控制转换器工作状态的算法和方法。

常见的控制策略包括模拟控制、数字控制、模糊控制等。

合理选择控制策略可以提高功率因数矫正效果和稳定性。

谐振电路设计是指用于平滑输入电流或输出电压的谐振网络。

谐振网络的设计需要考虑参数的匹配和交流传输特性，以实现良好的功率因数矫正效果。

单周期临界导通PFC转换器在实际应用中还存在一些挑战和发展方向。

首先，转换效率和功率因数矫正效果之间存在着一定的矛盾。

功率因数校正论文：单周期控制软件开关Boost变换器PFC技术的研究【中文摘要】开关电源是为用电设备提供直流电源的一种电力电子装置,获得越来越广泛的应用。

但由此产生的网侧输入功率因数降低和谐波污染等问题也日趋严重,功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)技术可有效地减少网侧输入电流谐波含量并提高电源功率因数,正成为电力电子研究的热点之一。

在各种用于PFC变换器的电路拓扑中,Boost变换器因其拓扑结构简单、变换效率高、控制策略易实现等优点,被广泛应用于PFC电路中。

Boost PFC变换器根本都是工作于不连续导电模式(Discontinuous Conduction Mode, DCM)和连续导电模式(Continuous Conduction Mode, CCM)。

目前,大多采用平均电流控制来到达功率因数校正的,但平均电流控制中需要检测输入电压、电感电流、输出电压,并且使用乘法器来实现,使得系统控制复杂,投资增加。

单周期控制技术和软开关技术都是近些年来被提出的用于PFC的新型技术,单周期控制(One Cycle Control, OCC)作为一种新型的控制方式在功率因数校正(Power Factor Correction, PFC)电路中得到广泛地应用。

单周期控制是一种新兴的非线性控制技术,与传统线性控制相比,它考虑到了开关非线性的影响,更适合对开关变换器的控制,能使系统有更快的动态响应、更强的鲁棒性和更好的输入波动抑制特性,并且单周控制PFC技术不需要乘法器,无需采样输入电压,简化了控制电路的设计。

而软开关技术的应用对于降低开关损耗,进而提高开关频率,无疑起到极为重要的作用。

本文采用的基于单周期控制的软开关Boost PFC变换器,在深入分析了单周期控制原理的根底上,将无源无损软开关技术应用于Boost PFC变换器中。

本文第二章详细介绍了无源无损软开关的工作过程,第三章主要分析了用单周期控制的Boost结构有源功率因数校正电路,推导出单相Boost结构APFC的单周期控制方程,并用根本的电路实现这种控制,和其他的APFC控制电路相比,电路结构大大简化。

(10)授权公告号 (45)授权公告日 2013.10.30C N 203261230 U (21)申请号 201320270928.2(22)申请日 2013.05.17H02M 1/12(2006.01)(73)专利权人深圳市垅运照明电器有限公司地址518131 广东省深圳市宝安区民治街道民兴工业区4栋(72)发明人周叶兵 卢本源(74)专利代理机构深圳市君胜知识产权代理事务所 44268代理人刘文求杨宏(54)实用新型名称一种PFC 的THD 修正电路(57)摘要本实用新型公开了一种PFC 的THD 修正电路，所述PFC 中包括一PFC 控制芯片和一MOS 管，其中，所述PFC 的THD 修正电路包括：第一电阻、第一二极管、第一三极管和一检测控制电路；所述第一二极管的正极连接PFC 控制芯片的过零检测端，负极通过第一电阻连接第一三极管的集电极；所述第一三极管的发射极接地，基极连接到检测控制电路，所述检测控制电路连接MOS 管。

通过检测流过MOS 管的电流波形，来控制MOS 管的工作频率，从而达到有效减小THD 的目的。

其适用于小功率有特殊要求谐波THD ＜10％的场合，并解决了宽范围输入电压引起THD 较大的问题。

(51)Int.Cl.权利要求书1页 说明书2页 附图2页(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利权利要求书1页 说明书2页 附图2页(10)授权公告号CN 203261230 U*CN203261230U*1/1页1.一种PFC 的THD 修正电路，所述PFC 中包括一PFC 控制芯片和一MOS 管，其特征在于，所述PFC 的THD 修正电路包括：第一电阻、第一二极管、第一三极管和一检测控制电路；其中，所述第一二极管的正极连接PFC 控制芯片的过零检测端，负极通过第一电阻连接第一三极管的集电极；所述第一三极管的发射极接地，基极连接到检测控制电路，所述检测控制电路连接MOS 管。

无桥PFC变换器断续电流工作模式下的轨迹控制技术无桥PFC变换器是一种常用的电力因数校正（Power Factor Correction, PFC）技术，其主要用于改善电力系统的功率因数，提高电能利用效率。

而在无桥PFC变换器的工作过程中，断续电流工作模式是常见的一种工作状态。

本文将探讨在断续电流工作模式下的轨迹控制技术。

无桥PFC变换器的断续电流工作模式是指在变换器输出电流波形中，存在一定的间断时间段。

这主要是由于变换器工作时，电感元件储存的能量被完全释放后，电流将会中断，直到下一个开关周期开始时才会重新建立。

在传统的控制策略下，断续电流工作模式可能会导致输出电流波形不稳定、谐波含量较高等问题。

为了解决这些问题，研究人员提出了一种轨迹控制技术。

该技术的核心思想是通过控制开关器件的导通和关断时刻，使得变换器的输出电流在断续电流工作模式下能够跟踪预设的轨迹。

通过精确控制开关器件的开关时刻，可以实现对输出电流的精确控制，从而提高变换器的性能。

在轨迹控制技术中，首先需要确定预设的输出电流轨迹。

这可以通过数学建模和仿真分析来实现。

然后，根据预设的轨迹，确定开关器件的开关时刻。

这需要考虑到开关器件的导通和关断时间，并结合控制算法来确定最优的开关时刻。

最后，通过实时监测输出电流并对开关时刻进行调整，使得输出电流能够准确地跟踪预设的轨迹。

轨迹控制技术在无桥PFC变换器的断续电流工作模式下具有重要的应用价值。

通过精确控制输出电流的轨迹，可以实现变换器的高效、稳定运行。

此外，轨迹控制技术还可以有效降低输出电流的谐波含量，减少对电力系统的干扰，提高系统的抗干扰能力。

综上所述，无桥PFC变换器断续电流工作模式下的轨迹控制技术是一种重要的控制策略。

通过精确控制开关器件的开关时刻，可以实现输出电流的精确控制，提高变换器的性能。

未来，研究人员可以进一步探索该技术在其他电力电子设备中的应用，为电力系统的稳定运行和能源利用效率的提高做出更大的贡献。

导论:开关电源产品，对电网带来严重的污染，主要包括电流谐波较大，输入功率因数低，为了抑制这一现象，提出了相应的谐波标准，如开关电源产品，当功率在75W以上时都要满足谐波标准，在这一标准的要求下，BOOST PFC开始大放异彩:一.对于上图：1.功率因素变差的原因是什么？?是因整流桥吗？a.应该归结为BUS电容电压，是因有BUS电容的电压平台才使输入电流变成窄脉冲了；b.如果没有BUS电容,经过全波整流后还可以保持单位功率因数输入；二.怎么才能改善输入功率因数？1.我们想到BOOST电路或其他拓扑结构，BOOST本身是DC/DC变换器，我们反用之活用之。

2.输入功率因素变差的根本原因是AC整流电压和电容电压出现了压差；3.这个压差我们用BOOST电路来产生和连通，使整流桥感受不到这个压差的存在，来保持输入的单位功率因数。

三.接下来的问题是我们怎样来控制BOOST的开关管来实现？1.使输出的BUS电压稳定在一个值：采用如图中的红框所示的方式，即让你的电压和一个固定的精准电压进行比较，得到静态工作点的稳态值，可以在加上PID进行的调节，这点大家都很清楚了。

*2.重要的是如何让输入电流和电压同步正弦？a.当然最简单的方法就是把输入电压采样过来(当然要整流后的正馒头波了）,做为电流的参考信号。

3.对于上边的两方面如何一起做到？乘，乘法器来做乘后,做为外部电压环的反馈信号来给开关管的内部电流环；来实现电流跟随电压的目的。

4. 内环和外环有什么要求？内环要快，外环要慢，快慢之差，要让电流内环感到外部电压参考就是一个衡量。

5.当然这后边有更深层的东西，电压环要慢到克服市电工频的影响；开关管最好别快得让开关频率跑到EMI的测试范围中。

四：剩下的该进一步探讨BOOST本身的问题了：1.工作模式，与影响的负载和电感的关系应怎样理解（后续再简述）Mb.CriCM(BCM)c.DCM五：接着谈BOOST电路：BOOST电路的三种工作模式：1.为CCM工作模式；2.为BCM工作模式；3.为DCM工作模式;其中，K=2Lfs/R 为和负载相关的参数；所以：a.低压输入，重载，会更容易跑到连续模式；b.高压输入，轻载，会更容易跑到断续模式；而电感同样:a.如果想完全工作在CCM模式必须足够大;b.完全工作在断续模式必须足够小;事实上：我们希望工作连续模式，允许小范围工作断续模式，这样比较好处理。

2018年第10期 23基于改进型平均电流控制的 单相无桥PFC 的研究权保同（安徽理工大学电气与信息工程学院，安徽 淮南 232001）摘要 功率因数校正（PFC ）电路可以提高功率因数和抑制谐波污染，其利用电力电子变换技术来实现功率因数校正的功能。

本文介绍了单相无桥PFC 电路的优点及工作原理，采用改进型平均电流控制方法控制它的运行，设计了相应的电路参数，采用此控制方法可以使系统总谐波畸变率（THD ）减小。

通过PSIM 仿真软件建立电路模型并进行仿真实验，结果表明，该控制方法可以使输入电流与输入电压达到同相位的同时，使系统THD 减小，这验证了该方法的优越性。

关键词：功率因数校正；平均电流控制；PSIM 仿真Research on single phase bridgeless PFC based on improved average current controlQuan Baotong(Anhui University of Science and Technology, School of Electrical and Information Engineering,Huainan, Anhui 232001)Abstract The power factor correction (PFC) circuit can improve the power factor and suppress harmonic pollution. It uses the power electronics conversion technology to achieve the power factor correction function. The advantages and working principles of the single-phase bridgeless PFC circuit are introduced. The improved average current control method is used to control its operation and the corresponding circuit parameters are designed. Using this control method, the total harmonic distortion ratio (THD) can be reduced. The circuit model was established by PSIM simulation software and simulation experiments were conducted. The results show that the control method can make the input current and input voltage reach the same phase, while reducing the system THD, verifying the superiority of the method.Keywords ：power factor correction; average current control; PSIM Simulation随着电力电子设备迅速普及，非线性元件得到广泛应用，使输入电流波形发生畸变，同时夹杂着大量的高次谐波分量，严重影响了电网的运行安 全[1]。