单周期控制PFC
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单周期控制PFC原理单周期控制PFC(Power Factor Correction,功率因数校正)是一种电力电子技术,旨在改善交流电源的功率因数(Power Factor,PF)。
传统的交流电源通常具有低功率因数,这会导致能源浪费和对电力网络的污染。
单周期控制PFC通过实时监测输入电压和电流,在每个输入电压周期内调整开关器件的导通时间,以实现校正功率因数的目的。
1.采样:在交流电源的输入端采样电压和电流信号。
一般来说,电流传感器和电压传感器被用于测量电流和电压的值。
2.整流:将输入电压经过整流器后转换为直流信号。
整流器主要包含二极管或整流桥等器件,将输入交流电压转换为等效的直流电压,用于后续的处理。
3.参考电流生成:参考电流是根据输入电压和电流的波形来产生的。
参考电流的波形通常与输入电压的波形相位补偿。
4.比较和判断:将采样的电压和电流信号和参考电流进行比较,并判断是否需要调整开关器件的导通时间。
5. PWM(Pulse Width Modulation)控制:当判断出需要调整开关器件导通时间时,通过PWM控制信号调整开关器件的导通时间。
PWM信号的占空比和频率将根据输入电压和电流的实时变化进行调整,以实现功率因数的校正。
6.控制开关器件:通过PWM控制信号,控制开关器件(如MOSFET、IGBT等)的导通和截止,以控制输出电压和电流的波形。
7.输出滤波和反馈:通过输出滤波电路去除PWM调制过程引入的高频噪声,并将输出电压和电流信号反馈给比较和判断部分,形成闭环控制。
然而,单周期控制PFC也存在一些缺点。
首先,其实时性和稳定性受到输入电压和负载的变化影响。
另外,由于单周期控制PFC的负荷无法预测,这种控制方法需要通过不断调整开关器件的导通时间来实现功率因数校正,这可能引入一定的开关损耗。
综上所述,单周期控制PFC是一种基于实时监测和调整开关器件导通时间的电力电子控制技术,用于实现交流电源的功率因数校正。
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。
用单周期控制IC*IR1150的PFC电路的设计此应用注意描述了利用升压变换器和IR1150S的PFC控制IC的连续导通模式功率因数校正电路的设计方法。
IR1150是有关对PFC变换器控制的IR公司专利的“单周期PFC控制”技朮。
此应用注意给出了一个完整逐步的包括变换器规格和必须折衷的方法的设计步骤。
涉及的课题◆功率因数校正。
◆单周期控制的工作方式。
◆IR1150的功能的详细描述。
◆设计步骤和设计实例。
◆设计总结。
介绍功率因数定义为实际功率与视在功率的比值,实际功率是在一个周期内测得的瞬态功率的时间积分,视在功率是在一个完整的周期内电压的均方根值与电流的均方根值的乘积。
对一个正弦电压的表达公式可以写作:V rms是线路电压的均方根值。
I rms是线路电流的均方根值。
I rms1是线路电流的基波谐波。
Φ是电压和电流之间的相位差。
在这种情况下,功率因数可以分为失真因子和位移因子:电压和电流波形之间的相位移动量可以由输入的感抗和容抗的无功实质来说明。
在一个纯阻抗负载中,电压和电流是同相位的正弦波,实际功率等于视在功率,PF = 1。
单周期控制技术在的PFC中的应用变换器输出电压V O通过输出分压器按比例减小,送回到误差放大器的输入端V FB。
误差放大器用来提供回路补偿,并且产生误差信号或调制电压Vm。
见图1。
图1 误差放大器电路图2 单周期控制技术的核心电路单周期控制的核心是可重置的积分器。
此积分电路调制电压并在每一个开关周期的末端被复位。
见图2。
因为电压回路的带宽非常窄,调制电压的变化会非常非常慢,在此开关周期内可以认为它是恒定的量值。
这意味着积分器的输出将是线性斜波。
积分器斜波的斜率与误差放大器的输出电压Vm成正比。
见图3。
图3 可以重置的积分器的特性图4 PWM信号发生器这里一个重要的特性即是积分器的积分时间常数必须与开关周期匹配,以便于在每个周期的最后,斜波要与积分器的积分值匹配。
PWM比较器的基准电压值是从调制电压减去通过电流检测电阻的电压:为了用脉冲后沿调制恰当地控制升压变换器,需要由电路的输入配置去产生OCC 式的PWM。
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。
单周期控制PFC电路研究及芯片应用介绍(Ryanwong@astec-asia.com)摘 要:目前一些新型功率因数校正芯片使用的单周期控制技术(One-Cycle Control,OCC)无需传统PFC 芯片所需的模拟放大器、输入电压采样,以及固定的三角波振荡器。
大大简化了PFC电路的设计和缩小了装置体积,为电源PFC级提供了简便、灵活、高密度的解决方案。
本文详细分析了新型单周期控制PFC电路的原理及电路实现并介绍了两种使用了单周期控制技术的PFC芯片。
通过实验验证了单周期控制是一种简便易用而且性能优异的PFC控制方法。
关键词:功率因数校正;单周期控制;IR1150S;ICE1PCS01;Power Factor Correction Circuits Based On One-CycleControl TechniqueWANG Fan WANG Zhi-qiang(Electric Engineering College, South China University of Technology, Guangzhou 510641 China) Abstract:Nowadays new generation Power Factor Correction circuits based on "One-Cycle Control (OCC)" technique deliver the high performance of Continuous Conduction Mode (CCM) PFC. OCC does not need the traditional analog multiplier, AC line sensing or fixed oscillator ramp. This paper analysis the theory of OCC and introduce two kinds of PFC ICs using OCC technique. The experiments show both the flexibility and good performance of them.Keywords:Power factor correction; One-Cycle-Control; IR1150S; ICE1PCS010 引言开关电源以其效率高,功率密度大而在电源领域中应用越来越广。
基于单周期控制的一种双向开关型无桥PFC研究随着电力质量的重要性日益凸显,无源功率因数校正(PFC)技术在电源电子中得到了广泛的应用。
无桥PFC电路作为一种常见的PFC方案,具有输入电流波形相对光滑、功率因数高等优点。
然而,传统的无桥PFC电路中存在一些问题,如开关器件的损耗较大、控制复杂等。
为了解决这些问题,基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路得到了广泛关注与研究。
基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路以其简单可靠的特点,成为了无桥PFC电路中一个重要的研究方向。
在传统的无桥PFC电路中,需要两个MOSFET开关器件,因此需要两个开关器件的驱动电路,导致了控制电路的复杂度相对较高。
而基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路则使用了一个双向开关作为开关器件,从而减少了控制电路的复杂度。
这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路的工作原理如下:首先,输入交流电压经过桥式整流电路得到直流电压;然后,通过双向开关,将直流电压分别输入到两个电容上;在充电和放电的过程中,双向开关通过变换工作状态来实现功率因数校正,从而实现了输入电流和输出电流的基本匹配。
在这种基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路中,控制的关键是通过改变双向开关的工作状态来实现功率因数校正。
通过采用单周期控制策略,可以使输入电流和输出电流保持一定的相位差,从而实现无源功率因数校正。
在一个周期内,通过对双向开关的控制信号进行调整,可以实现输入电流与输入电压的匹配。
与传统的无桥PFC电路相比,基于单周期控制的双向开关型无桥PFC 电路具有以下优点:首先,使用了双向开关作为唯一的开关器件,大大简化了控制电路的复杂度;其次,由于控制信号的精确控制,可以实现更高的功率因数;此外,由于双向开关的工作状态切换,开关器件的损耗也可以得到有效控制。
总的来说,基于单周期控制的双向开关型无桥PFC电路已经成为了无源功率因数校正技术中的重要研究方向。
通过对双向开关的工作状态进行调整,可以实现输入电流和输出电流的基本匹配,从而实现无源功率因数校正。
1.单周期控制原理(以BUCK为例)
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2.PFC
含义:所以现代的PFC技术完全不同于过去的功率因数补偿技术,它是针对非正弦电流波形畸变而采取的,迫使交流线路电流追踪电压波形瞬时变化轨迹,并使电流和电压保持同相位,使系统呈纯电阻性技术(线路电流波形校正技术),这就是PFC(功率因数校正)。
所以现代的PFC技术完成了电流波形的校正也解决了电压、电流的同相问题。
控制方法:
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原理:
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平均电流型APFC设计与仿真:
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最常用传递函数详解:
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3. 单周期控制Boost PFC变换器分析与设计
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