交错并联Boost功率因数校正器设计

基于UCC28070的交错式功率因数校正电源设计UCC28070是先进的功率因素修正器件，集成两个工作在180度反相的交错式PWM，交错工作能降低输入和输出纹波电流，使得导电EMI滤波变得更加容易，成本更低。

利用UCC28070采用BOOST拓扑结构设计了一款功率为1500W的交错式PFC电源。

该系统明显改善乘法器设计，为两个独立的电流放大器提供共享的电流参考，确保匹配的平均电流控制PWM输出模式中都同时保持一个稳定、低失真的正弦输入电流。

可编程工作频率从30 kHz 到300 kHz，有极好的效率和多种保护功能。

与传统控制模式相比，该系统明显增强了PF、效率、总谐波失真等性能。

第1章开关电源1.1 开关电源开关电源是一种电压转换电路，主要的功能是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。

广义的说，凡是用半导体器件作为开关，将一种电源形态转变成为另一种电源形态的主电路都叫做开关电源。

电子装置小型轻量化的关键是供电电源的小型化，开关电源具有体积小、效率高等优点，因此在各类电子产品中得到广泛应用。

由于开关电源的控制电路比较复杂。

输出纹波电压较高，所以开关电源的应用受到一定的限制；且开关电源中的调整管工作于开关状态，必然存在开关损耗，而损耗大小随开关频率的提高而增加。

另外，开关电源的变压器、电感等磁性元件及电容的损耗，也随频率的提高而增加，因此，需要尽可能降低电源电路的损耗。

开关电源原理框图如图 1.1所示。

其主电路由防雷单元、输入电磁干扰滤波器（EMI）、输入整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。

辅助电路由功率因数校正电路（PFC）、输入过欠压保护电路、输出过压保护电路、输出限流保护电路、输出短路保护电路等电路构成。

图1.1 开关电源原理框图1.2 开关电源分类开关稳压电源的分类相当复杂，由于看问题的角度不同，分类方法也不同。

有时一个开关稳压电源包含有两种以上的分类办法。

（1）按开关器件进行分类按所选用的开关器件可以分为晶体管开关型、MOSFET管开关型、IGBT管开关型、可控硅开关型、集成电路开关型等数种。

NCP1631控制交错并联功率因数校正器的研制作者：张友军徐伟季重阳来源：《现代电子技术》2016年第23期摘要：采用PFC控制芯片NCP1631设计了一款工作在全电压输入范围下的交错并联PFC电路。

详细分析并讨论了NCP1631芯片的特点以及PFC变换器的设计参数等，最终研制了一台500 W交错并联BOOST型PFC变换器样机。

实验结果表明，采用NCP1631的交错并联PFC电路，在宽输入电压范围内具有良好的功率因数校正效果。

关键词：功率因数校正；交错并联； NCP1631； BOOST型中图分类号： TN710⁃34 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016）23⁃0141⁃03Development of interleaving power factor corrector based on NCP1631ZHANG Youjun， XU Wei， JI Chongyang， CHEN Ke（School of Mechanical and Electric Engineering， Soochow University， Suzhou 215021，China）Abstract：An interleaving PFC （power factor correction） circuit working at the input voltage range was designed based on PFC control chip NCP1631. The features of NCP1631 chip and design parameters of PFC convertor are analyzed and discussed in detail. A prototype of 500 W interleaving BOOST⁃type PFC convertor was developed. The experimental results show that the interleaving PFC circuit with NCP1631 has good PFC effect within a wide input voltage range.Keywords： power factor correction； interleaving； NCP1631； BOOST⁃type0 引言随着单相临界导通模式（CRM）下BOOST型PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，以及在一些对体积有严格要求的应用设备中，原有的CRM PFC电路已难以满足需要。

┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊安徽工业大学工商学院毕业设计(论文)任务书课题名称具有功率因数校正的Boost电路设计研究学校安徽工业大学工商学院专业班级电气工程及其自动化姓名学号毕业设计(论文)的主要内容及要求：主要内容：(1)熟悉电力电子技术的应用发展现状，了解整流电路功率因数校正是抑制谐波污染、提高系统功率因数的有效方法(2)充分理解PWM功率因数校正技术的基本原理(3) 完成Boost单级功率因数校正电路及控制系统设计与分析(4) 完成5000汉字以上英文资料的翻译(5) 撰写毕业论文，进行毕业答辩课题要求:(1)阅读与毕业设计相关的中英文参考文献(20篇以上,至少2篇英文）。

(2)熟练地应用计算机，包括上网查找中、英文参考资料等。

(3) 翻译一篇与本课题有关的英文资料。

起止时间：2016 年 2 月25 日至2016 年 6 月11 日共16 周指导教师签字系主任签字院长签字┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊┊装┊┊┊┊┊订┊┊┊┊┊线┊┊┊┊┊┊┊┊摘要近几十年来，由于大功率电力电子装置的广泛使用，使公用电网受到谐波电流和谐波电压的污染日益严重，使得功率因数偏低，降低了电能利用率。

同时，功率因数校正技术作为行之有效的方法，备受人们关注。

上世纪九十年代以来，许多控制策略被应用于功率因数校正电路中，如峰值电流控制﹑平均电流控制﹑滞环控制等。

本文在参阅国内大量文献资料的基础上，并综合近年来国内外功率因数校正技术的发展状况，简要地比较了无源功率因数校正与有源功率因数校正技术，同时分析了有源功率因数校正及单级功率因数校正技术的基本原理、拓扑结构以及控制方法。

本文选择以BOOST变换器为主电路拓扑，控制电路采用平均电流控制的UC3854控制器。

本文功率因数校正电路的设计，使电路的功率因数得到了明显改善，达到了设计要求，同时电路的总谐波畸变因数被控制在了一定的合理的范围之内，减少了对电网的污染。

一种交错并联型Boost PFC的建模与设计艾建坤;秦会斌【摘要】High power factor correction can be realized by the topology of Interleaved Boost which has the advantag?es of the small input ripple,the high power density and so on. The principle of Interleaved Boost has been analyzed, including the working process,the mathematical model established by the state space averaging method and the analysis of inductance current ripple. A 4 kW prototype was designed,and the relevant parameters were tested. The tested results show that staggered parallel boost PFC can achieve high power factor,the high power factor closes to 1.%采用一种交错并联型Boost电路拓扑来实现大功率因数矫正器,该拓扑具有输入纹波小,功率密度高等优点.对交错并联型Boost PFC进行了原理分析,包括工作过程,通过状态空间平均法建立的数学模型,以及电感电流纹波的分析.通过设计硬件电路和控制电路,制作了一台4 kW的样机,测试了相关参数,结果显示交错并联型Boost PFC可实现高功率因数,功率因数接近1.【期刊名称】《电子器件》【年(卷),期】2016(039)006【总页数】6页(P1537-1542)【关键词】交错并联型BoostPFC;状态空间平均法;电感电流纹波;功率因数【作者】艾建坤;秦会斌【作者单位】杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,杭州310018;杭州电子科技大学新型电子器件与应用研究所,杭州310018【正文语种】中文【中图分类】TN46随着大功率的单相交流电源供电设备的普及，传统的单级Boost PFC的使用受到器件和成本的限制。

图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器王议锋;徐殿国;徐博;王斌泽;杨潮晖;张相军【摘要】提出一种图腾柱式无桥零纹波交错并联Boost功率因数校正器（Power Factor Correction,PFC）,解决了低压大电流输入场合下的Boost PFC效率和功率密度偏低的问题。

此拓扑结合了无桥和交错并联技术,降低了输入整流桥、功率开关器件及Boost电感的损耗,消除了传统Boost PFC所存在的局部过热点,提高了变换器效率,适用于低压、大电流应用场合;结合了交错并联和零纹波技术,改善了变换器电磁兼容（Electromagnetic Compatibility,EMC）特性,减小了输入、输出滤波电感和电容体积,提高了变换器效率和功率密度。

本文详细阐述了此变换器的工作原理及其参数设计过程,并通过一台基于DSP控制的1kW样机进行了实验验证。

%In order to improve the efficiency and power density of the low-voltage high-current input Boost PFC,a novel interleaved totem-pole bridgeless zero-ripple boost rectifier for power factor correction（PFC）is proposed in this paper.With the combination of the bridgeless and the interleaving technologies,the losses of input rectifier bridge,the power switching devices and the boost inductor are reduced,and the partial over heating points of traditional Boost PFC are eliminated,and the efficiency of the Boost PFC converter is improved,so that it is more suitable for the low-voltage high-current applications.With the combination of the interleaving and the zero-ripple technologies,the electromagnetic interference（EMI）characteristics of the converter are improved,and the size of input and output filter inductors and capacitors are reduced.Thus the converter efficiency and the power density are higher.The principle of the operationand the parameters calculations are described in detail.A 1kW prototype converter was implemented in the laboratory based on DSP,and the tested result verifies the analysis.【期刊名称】《电工技术学报》【年(卷),期】2011(026)009【总页数】8页(P175-182)【关键词】功率因数校正;零纹波;交错并联;无桥;数字控制【作者】王议锋;徐殿国;徐博;王斌泽;杨潮晖;张相军【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001;中国航天科工集团第三研究院第三总体设计部,北京100074;哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001【正文语种】中文【中图分类】TM461 引言Boost PFC因其结构简单，成本较低被广泛地使用[1-2]。

NCP1631控制交错并联功率因数校正器的研制张友军;徐伟;季重阳;陈可【摘要】采用PFC控制芯片NCP1631设计了一款工作在全电压输入范围下的交错并联PFC电路。

详细分析并讨论了NCP1631芯片的特点以及PFC变换器的设计参数等，最终研制了一台500 W交错并联BOOST型PFC变换器样机。

实验结果表明，采用NCP1631的交错并联PFC电路，在宽输入电压范围内具有良好的功率因数校正效果。

%An interleaving PFC (power factor correction) circuit working at the input voltage range was designed based on PFC control chip NCP1631. The features of NCP1631 chip and design parameters of PFC convertor are analyzed and discussed in detail. A prototype of 500 W interleaving BOOST⁃type PFC convertor was developed. The experimental results show that the interleaving PFC circuit with NCP1631 has good PFC effect within a wide input voltage range.【期刊名称】《现代电子技术》【年(卷),期】2016(039)023【总页数】3页(P141-143)【关键词】功率因数校正;交错并联;NCP1631;BOOST型【作者】张友军;徐伟;季重阳;陈可【作者单位】苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215021;苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215021;苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215021;苏州大学机电工程学院，江苏苏州 215021【正文语种】中文【中图分类】TN710-34随着单相临界导通模式（CRM）下BOOST型PFC技术的成熟和功率等级的进一步提高，以及在一些对体积有严格要求的应用设备中，原有的CRM PFC电路已难以满足需要。

收稿日期:2022-06-15基金项目:苏州市职业大学研究性课程教改项目(S Z D Y K C 220707);苏州市职业大学 青蓝工程 资助项目;苏州市职业大学高级访问研修资助项目㊂作者简介:张波(1979 ),男,副教授,高级工程师,硕士,主要研究方向:电力电子技术㊂交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计张 波,吕欣呈,马文杰,王 宁(苏州市职业大学智慧能源装备与电能变换协同创新中心,江苏苏州 215104) 摘 要:交错并联B o o s t 不仅能提高P F C 电路功率等级,还能减小电路纹波,降低E M I 滤波器设计难度㊂文章针对传统的B o o s t P F C 电路的不足,用交错并联B o o s t 替代传统的B o o s t 电路来提高功率等级㊁提高效率㊂分析比较了B o o s t P F C 电路控制方式,优选平均电流控制模式,研制的交错并联B o o s t P F C 电路,效率达98%以上,P F 值达0.98以上㊂关键词:交错并联;S i C 器件;平均电流控制;高效率 中图分类号:T M 46 文献标识码:A 文章编号:1007 6921(2023)07 0118 03 市电经二极管整流和电容滤波是很多电器和电子设备初步获得直流电的常用方式㊂但这种方式电流非正弦化,畸变严重,导致线路中产生大量谐波,电路功率因数下降很多[1],会给电网带来不少危害,必须进行功率因数校正(P F C )㊂无源P F C 笨重体积大,且对电流谐波抑制效果不够好,因此有源功率因数校正(A P F C )技术得到了广泛的应用和研究㊂传统的B o o s t 电路实现P F C 有着不少优点,但也有一些不足㊂笔者从电路拓扑结构等方面入手,配合新颖的控制方式解决其不足之处㊂1 传统的B o o s t P F C有别于采用电感㊁电容等无源器件进行功率因数校正,采用可控半导体器件这类有源器件进行功率数校正称为有源功率因数校正㊂有源功率因数校正是在二极管整流电路和负载间加入D C /D C 变换器,采用相应的控制技术,强迫电流波形跟随正弦电压变化㊂有源功率因数校正极大地消除了电流畸变,从而获得很接近于1的功率因数[2],很大程度上减少了总谐波畸变(T H D )㊂从理论上来说,任何一种D C /D C 变换的拓扑如B u c k ㊁B o o s t ㊁C u k ㊁f l yb ac k 等等都能用于P F C 的主电路㊂B o o s t 电路具有很多优点:输入电流连续;输入电感位于电流前端,输入电流易于控制,有助于功率因数提高和E M I 滤波器的设计;升压变换,以在很宽的输入电压范围内工作;功率开关器件电压应力不超过输出电压,且易于驱动㊂因此常用B o o s t 电路实现电路的P F C ,如图1㊂P F C 电路从系统结构来看,分为单级式P F C 电路和两级式P F C 电路㊂两级式P F C 电路前级的D C /D C 电路主要实现P F C ,后级D C /D C 变换负责电路最终的输出电压㊁电流㊂单级式P F C 用一个D C /D C 变换电路既实现P F C ,也负责控制最终输出的电压电流㊂单级式P F C 控制过于复杂,未达到人们预期,实际中用得很少㊂图1 传统的B o o s t P F C 电路根据B o o s t 电路工作时电感电流是否连续,把B o o s t P F C 电路分为连续导电模式(C C M )和不连续导电模式(D C M )两种㊂D C M 方式会增加E M I 滤波器负担,电感和控制电路设计复杂,电压过零点时电流波形有较严重的畸变,只能在中小功率的情况下应用㊂C C M 模式下,根据电流控制方式的不同,又分为峰值电流控制㊁滞环电流控制和平均电流㊃811㊃2023年4月内蒙古科技与经济A pr i l 20237521I n n e r M o n g o l i a S c i e n c e T e c h n o l o g y &E c o n o m yN o .7T o t a l N o .521控制3种㊂3种控制方式都是双闭环控制,外环电压控制使输出电压稳定,内环是电流控制实现P F C ㊂以控制B o o s t 电路为例㊂3种控制方式前面部分的控制都一样㊂采样B o o s t P F C 电路的输出电压U o u t 得到的电压信号与基准电压U r e f 经误差放大信号得到V e a ,V e a 与采样的二极管整流电压信号(正弦半波)相乘后得到电流基准信号i r e f ㊂峰值电流控制采样开关管电流i s ,每个控制周期开始时开关管导通,i s 达到电流基准i r e f 时开关管关断,电流峰值包络线为正弦波;滞环电流控制采样电感电流i L ,电流基准i r e f 与i L 的差值i e 达到设定的滞环下限时开关管导通,达到设定的滞环上限时开关管断开,电感电流峰谷包络线都是正弦波;平均电流控制也采样电感电流i L ,电流误差放大器设计为P I 调节器,i r e f 与i L 通过此P I 调节器输出与频率固定的锯齿波比较得到控制开关管的P WM 信号㊂当i L >i r e f 时,反向积分,P I 调节器输出电压变小,P WM 信号占空比减少,反之占空比增加㊂开关动作时刻取决于积分(上一周期的)结果,所以称之为平均电流控制㊂峰值电流控制时,峰值与平均值误差较多,T H D 较大,占空比变化较大,占空比>0.5时会产生谐波振荡,须加入谐波补偿;滞环电流控制是变频控制,滤波器设计困难,滞环宽度对开关频率和系统性能影响大;平均电流控制效果好,是目前用得最多的P F C 控制方式[3]㊂2 交错并联B o o s t P F C 电路单个B o o s t 电路功率不够高,用多个B o o s t 电路并联的方式可提高其功率等级㊂常用的是两个B o o s t 交错并联实现P FC [2],如图2㊂电感L 1㊁开关管S 1㊁二极管D 1㊁电容C 构成B o o s t 电路1,电感L 2㊁开关管S 2㊁二极管D 2㊁电容C 构成B o o s t 电路2,两B o o s t 电路共用1电容C ㊂两B o o s t 电路参数一致,工作情况一样,只是两开关管S 1和S 2开通时刻互差半个周期㊂图2 交错并联B o o s t P F C如前所述,采用平均电流控制模式㊂电压采样㊁获得电流基准等都和传统的单通道B o o s t P F C 电路相同,交错并联B o o s t P F C 电路的两路B o o s t 电路控制时共用一个电流基准i r e f ,获取电流基准后各自控制是分别实现的㊂两B o o s t 电路控制部分都有各自的电流误差放大器㊁P WM 信号比较器㊂两B o o s t 电路使用相同的误差放大器和比较器㊂生成P WM 信号时采用同幅值,同频率但初相位相差180ʎ的锯齿波信号㊂B o o s t 电路1采样电感L 1的电流i L 1,使用B o o s t 电路1的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂B o o s t 电路2采样电感L 2的电流i L 2,使用B o o s t 电路2的电流误差放大器和P WM 信号比较器完成后续控制㊂控制框图如图3所示㊂由于锯齿波1和锯齿波2初相位相差180ʎ,所以脉宽调制信号P WM 1和P WM 2形状相同,每个周期的起始位置相差180ʎ㊂对称性的设计,两B o o s t 电路的电流都为输入电流的一半㊂电感的储能与电流的平方成正比,实现同样功率时,两路B o o s t 电路交错并联时单路电感体积是单独使用一个B o o s t 电路时电感体积的1/4[4]㊂假设占空D=0.5㊂并联交错的两B o o s t 电路一路开关管导通电感电流上升时另一路开关管断开电感电流下降,两电路参数一致时,理论上总输入电流(i L 1+i L 2)纹波电流为0㊂占空比>0.5时不会出现S 1和S 2同时断开的情况,占空比<0.5时不会出现S 1和S 2同时导通的情况㊂占空比偏离0.5的绝对值越多电流纹波越大,但总有两路B o o s t 电感电流纹波抵消的部分,总输入电流纹波比单个B o o s t 电路减少很多㊂并联交错时总输出电流频率是每路B o o s t 变换器的2倍㊂因此,同样情况下,可采用更小的输出电容C ,同时也降低了对输入E M I 滤波器的要求㊂图3 控制框图㊃911㊃张波,等㊃交错并联B o o s t P F C 电路的研究与设计2023年第7期3实验结果并联交错B o o s t P F C电路设计指标为:输入电压85V~265V,总功率4k W,功率因数ȡ0.96, T H D<5%,满载时本级效率ȡ98%㊂提高开关频率可减小电感电重量体积,但也会带来更大的开关损耗,设计时根据需要恰当取舍㊂此处开关频率设计为150k H z㊂功率半导体器件全都采用S i C器件㊂二极管采用耐压650V,额定电流16A的型号为D H16G65C6的二极管㊂S i C器件是新一代的宽禁带半导体器件,相比于S i器件有很多优点㊂MO S管选择导通电阻很小的型号为I MW65R027M1H的MO S管,其电压定额U D S= 650V,电流定额I D=59A,通态漏源间等效电阻R D S(o n)=60mΩ,开启电压U G S(t h)=4.5V㊂相比于S i材料器件,S i C器件有着更高的工作频率,可实现更高的耐压和更低的功率损耗㊂S i C器件目前市场化的主要就是二极管和MO S管㊂S i C MO S管的优越性能必须要有相应的驱动电路与之配合,通常不能照搬S i材料MO S管的驱动电路,否则其优越的性能就发挥不出来㊂Lȡ(1-D m a x)(2D m a x-1)U00.2i L m a xˑf s(1) Cȡ2P0ˑt h o l dU20-α2ˑU20(2)B o o s t电路电感L1(L2)和输出滤波电容C可分别按式(1)和式(2)选取㊂D m a x是B o o s t电路最大占空比,即输入电压最低时的占空比㊂i L m a x是单相电感电流最大峰值,取电感的纹波调整率为0.2,f s 是开关管工作频率,P0是电路总的输出功率,U0是输出电压㊂输入端掉电时输出电容能按原电压给负载供电的时间称为保持时间,记作t h o l d,一般在15 m s~50m s之间,这里t h o l d取20m s㊂α是输出电压保持系数,这里α取0.8㊂控制器以D S P芯片T M S320F28035为核心㊂图4是占空比为0.5时两MO S管漏源极上电压波形,两管子开通时刻相差半个周期㊂图5是占空比为0.4时两电感上电流i L1和i L2波形,从图中可以看出两电感电流i L1和i L2的变化量Δi L1与Δi L2可相互抵消相当大一部分,两电感电流之和即总和输入电流纹波减小很多,测试结果显示,满载时,输入电压在85V~265V范围内时均能实现功率因数校正,P F在0.973和0.987之间变化㊂输入电压为220V时,30%负载时P F值为9.961,P F值随着负载的增加而增加,满载时P F值为0.983㊂满载时,B o o s t P F C电路本级变换效率为98.29%,10%负载时其效率为94.05%,负载越大效率越高㊂图4两MO S管电压波形图5两电感电流i L1和i L2的波形4结束语采用参数一致的B o o s t电路交错并联工作,可极大地提高传统P F C电路的功率等级,减少纹波,减少电重量体积,而且实现功率因数效果很好㊂交错并联B o o s t P F C电路在功率较大的场合下有很高的应用和推广价值㊂[参考文献][1]杨文惠.配电网络最佳功率因数确定[J].内蒙古科技与经济,2016(20):90-91. [2]梁凯歌.车载充电机中的交错并联B o o s t P F C系统设计与优化[D].南京:南京理工大学,2018.[3]王晨阳,罗萍,周先立,等.用于峰值电流模B o o s t变换器的瞬态响应优化电路[J].微电子学,2020,50(6):794-798.[4]廖鸣宇.低电流启动交错并联B o o s t型P F C变换器及其控制技术研究[D].重庆:重庆理工大学,2020.㊃021㊃总第521期内蒙古科技与经济。

交错并联Boost PFC变换器的研究的开题报告
一、选题背景
随着人们对能源效率要求越来越高，交错并联Boost PFC变换器（Interleaved Parallel Boost PFC Converter）逐渐引起了人们的关注。

交错并联Boost PFC变换器是一种高效率、高功率因数校正（Power Factor Correction，PFC）的电源转换器，可以有效地提高谐波泄漏、降低交流电流的谐波失真，使电能的转化率更高，能够满足许多工业和商业应用的需求。

二、研究目的
本研究旨在探究交错并联Boost PFC变换器的电路结构、工作原理、控制方法以及性能特点，进一步提高其在能源转换领域的应用和开发水平。

三、研究内容
1、交错并联Boost PFC变换器电路结构的分析和设计；
2、交错并联Boost PFC变换器的工作原理和控制方法的研究；
3、交错并联Boost PFC变换器的性能特点的实验分析和仿真。

四、预期成果
1、深入了解交错并联Boost PFC变换器的电路结构和工作原理；
2、掌握交错并联Boost PFC变换器的控制方法和性能特点；
3、设计出满足特定工业和商业应用需求的交错并联Boost PFC变换器。

五、研究意义
交错并联Boost PFC变换器可广泛应用于电力电子领域，包括电力供应、交流驱动、输电、照明等领域。

该研究能够对电气工程领域的专业人才培养和相关技术的推广起到积极的促进作用。

同时，提高交错并联Boost PFC变换器的性能特点和技术水平，为推动我国电力电子产业的发展做出积极贡献。

交错并联Boost功率因数校正器设计蒋燕;王朗珠;郑航【摘要】从交错并联的电路结构出发,分析其具有减少输入电流纹波、简化升压电感设计、降低输出电容电流有效值的电路特性;然后采用电压电流双闭环控制,进行仿真分析;最后基于控制芯片UCC28070设计搭建了额定功率2.5 kW的交错并联PFC.仿真和实验结果表明,该PFC电路具有较高的功率因数、很好的纹波电流抑制效果和较高的效率.【期刊名称】《重庆电力高等专科学校学报》【年(卷),期】2014(019)005【总页数】4页(P46-49)【关键词】功率因数校正;Boost变换器;交错并联;UCC28070【作者】蒋燕;王朗珠;郑航【作者单位】重庆电力高等专科学校,重庆 400053;重庆电力高等专科学校,重庆400053;金华市电力局,浙江金华321017【正文语种】中文【中图分类】TM761随着电力电子技术的发展，AC-DC功率变换器广泛应用于计算机电源、通信电源、节能灯、LED照明系统、家用电器、电动机驱动变频器、不间断电源、工业电源等场合，由此产生的谐波污染和低功率因数问题也日趋严重［1］。

功率因数校正(Power-Factor-Correction，PFC)，正是解决这一问题的一种有效方法。

随着功率等级的不断提高，传统单相Boost PFC受功率器件的选型、成本、体积、整机效率等因素的限制，无法满足较大功率场合的应用［2-3］。

将交错并联技术引入到Boost PFC中，能够有效地降低输入电流纹波，减少开关管的电流应力，提高功率变换器的功率密度和效率，适合在较大功率场合应用［4-5］。

Boost PFC电路不能由电压跟随控制方法得到，通常由采用的电压、电流双闭环控制得到［6-8］。

根据PFC电路中电感电流是否连续，可将电路的工作模式分为三种:电流连续模式(CCM)、断续工作模式(DCM)和临界导通模式(CRM)。

DCM无需检测输入电压和电流，控制电路相对简单，但在该模式下，开关管和二极管中的峰值电流远大于平均电流，导通损耗很大，并且输入EMI较大;CRM模式功率器件应力小，且不存在续流二极管反向恢复问题，但开关频率会随着输入电压和负载的变化而变化，峰值电流是平均电流的2倍，增加了PFC电感的设计难度。

专利名称：一种交错并联功率因数校正装置专利类型：实用新型专利
发明人：易映萍,陆志杰,渠博岗,魏洁菲,罗海申请号：CN201520910537.1
申请日：20151116
公开号：CN205195551U
公开日：
20160427
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型涉及一种交错并联功率因数校正装置，电源电路输入，接整流桥，整流输出串接电感L1、二极管D1和电容C后回整流桥，串联的电感L2、二极管D2并联在串接电感L1、二极管D1两端，电容和负载并联，两个功率管一端分别接二级管D1、D2的正极，两个功率管另一端接电容与整流桥连接点，两个功率开关管的PWM驱动信号相位相差180度，控制电路采集输入电压、电感电流和输出电压信号，控制电路输出两个控制信号分别到两个功率管控制端。

装置全部采用数字芯片控制，控制速度快并且稳定安全可靠。

输出功率等级高，大大扩展了有缘功率因数校正在电力电子产品中的应用范围。

通用性强，可实现应开关、软开关等不同的有源功率因数校正。

申请人：上海理工大学
地址：200093 上海市杨浦区军工路516号
国籍：CN
代理机构：上海申汇专利代理有限公司
代理人：吴宝根
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多相交错并联Boost功率因数校正器的研究赵琴;金爱娟;纪晨烨;孙长飞;胡峥;倪似松【摘要】针对开关电源在传统的Boost功率因数校正电路中有着明显的开关损耗,使得电路具有较高成本和低效率.文中在传统单相Boost变换器的基础上,采纳多通道交错并联技术来进行有源功率因数校正的主电路拓扑.以三相交错并联Boost变换器为例,分析其工作过程,并通过仿真实验证明了多相交错并联Boost PFC变换器具有减小输入电流纹波和输入电感值,以及提高变换器的效率等优点.【期刊名称】《电子科技》【年(卷),期】2016(029)005【总页数】4页(P67-70)【关键词】Boost;PFC;交错并联【作者】赵琴;金爱娟;纪晨烨;孙长飞;胡峥;倪似松【作者单位】上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093;上海理工大学光电信息与计算机工程学院,上海200093【正文语种】中文【中图分类】TM46随着电力电子设备的广泛应用,由此造成的谐波污染也越来越严重,电网正在受到严重威胁[1-2]。

此时,功率因数校正技术的引用可有效地解决电力电子装置所引起的谐波污染的问题。

然而,随着功率等级的不断提高,对大功率PFC变换器的需求量也越多,这就导致传统的Boost变换器已经无法应用在大功率的场合。

通过交错并联技术不仅能有效地降低功率器件的电流应力,而且还能同时提升变换器的功率等级,以及具有减小输入电流纹波和开关损耗等优点。

本文设计了一种在电流临界导通模式下的多相交错并联Boost PFC变换器,使得电路实现较小的输入输出电流纹波、降低电磁干扰现象,有利于电磁兼容设计、较高的转换效率及功率密度等特点。

交错并联式功率因数校正电路的研制的开题报告一、选题背景和意义近年来，随着现代工业生产的不断发展以及人们对能源节约的日益重视，功率因数的控制问题日益受到广泛关注。

功率因数是交流电路中的重要参数，是指所输入的有用功率和总视在功率之比。

在工业生产中，大量电动设备的使用会导致功率因数下降，这将导致电力系统中的电流增加，从而使输电线路和配电设备发热、损耗增加，造成电力资源的浪费。

因此，为了改善电力系统能效和保证电力质量稳定，功率因数校正技术已成为当今电力科技领域的一个热门研究课题。

传统的功率因数校正电路主要采用串联方式，即通过串联电感、电容器等装置来改善功率因数。

这种方式虽然能够提高功率因数，但其中电感和电容器的过量消耗了部分有用电源，并且在低功率因数下效果不佳。

因此，本课题旨在研发一种全新的、基于交错并联的功率因数校正电路，有效地提高校正效率和转换效果。

二、主要研究内容1. 分析功率因数的基本原理和校正原理，阐述传统串联校正电路的缺点。

2. 阐述交错并联式功率因数校正电路的工作原理和特点。

3. 设计交错并联式功率因数校正电路的主要原理图和电路图，其中包括四个交错电容器并联，两个电感器交错串联等设计内容。

4. 利用Matlab等软件，对交错并联式功率因数校正电路进行数学建模仿真分析，并对电路进行工作性能测试。

5. 完成功率因数校正电路的硬件设计和实现，部署至实际工业场景进行测试评估。

三、预期研究成果1. 完成交错并联式功率因数校正电路的设计和实现，实现校正效率和转换效果的显著提高。

2. 利用数学建模和仿真分析，评估电路的工作性能和稳定性，为电路的实际应用提供全面的技术支持。

3. 实现功率因数校正电路的硬件化，开发成完整的智能电力管理系统，为工业生产提供高质量、高效率的电力支持。