无桥软开关PFC电路的设计与仿真-戴斌-上海会议演讲稿

本栏目责任编辑：梁书计算机工程应用技术临界模式APFC 电路设计与仿真钟鑫（西安石油大学电子工程学院，陕西西安710065）摘要：为抑制电网的谐波污染，有源功率因数校正（PFC ）技术的使用是必要的，分析了临界导通模式的原理和优势，对三种主流控制方法进行了简要对比，最终以L6562为核心元件设计了一种390V/250W 的新型APFC 控制电路。

借助Saber 软件搭建仿真电路进行验证，结果表明该电路的功率因数能够接近于1，能有效抑制电流谐波，提高电源利用效率。

关键词：临界导电模式；PFC ；谐波污染；功率因数；L6552中图分类号：TP62+2文献标识码：A文章编号：1009-3044（2021）02-0214-03开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：1引言采用桥式整流和大容量滤波电路的开关电源(SMPS)、电子镇流器和交流变频调速器，因为整流桥后使用了大容量的电容进行滤波，所以整流桥中的二极管只有在交流输入电压的瞬时幅值大于桥后电容上的电压时，才能从截止状态改变为导通状态[1]。

输入电压波形畸变微小，但是在极短的导通时间内，交流输入电流会出现尖峰脉冲，畸变相当严重，电流波形基波含量很低，而其次谐波含量非常高。

抑制电网谐波污染的方案主要分为两种：第一种是从电网侧解决，配备滤波器包含有源滤波器（APF ）与无源滤波器（PPF ）；第二种是从装置侧解决，采用功率因数校正电路（PFC ），主要分为有源功率因数校正技术(APFC)和无源功率因数校正技术（PPFC ），APFC 电路使用脉冲宽度调制技术（SP⁃WM ），输入电流能够实时跟踪输入电压，高效地防止电流发生畸变，是现在常用的谐波抑制方案[2]。

本文选用工作在临界模式的功率因数控制器L6562设计了一种具有高功率因数的升压PFC 电路。

2CRM-PFC 电路分析2.1CRM-PFC 电路基本工作原理在图1所示的CRM-PFC 简化电路中，输入电压经过检测后取样到乘法器；直流电压输出后经电阻分压取样，输入到误差放大器反相端，与同相基准电压对比，生成一个电压误差信号，再反馈到乘法器的另一端。

Classified Index: TM44 U.D.C: 621.3
Dissertation for the Master Degree in Engineering
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
硕士学位论文
无桥 PFC 的数字控制及电磁噪声改善研究
RESEARCH ON DIGITAL CONTROL AND ELECTROMAGNETIC INTERFERENCE SUPPRESSION OF A BRIDGELESS PFC
张茂平
哈尔滨工业大学 2011 年 12 月
国内图书分类号：TM44 国际图书分类号：621.3
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
摘
要
有源功率因数校正电路，因其功率因数可以容易接近 1 ，并且其谐波畸 变率小而得到广泛的应用，但随着功率因数校正变换器的功率不断的提高， 传统 Boost PFC 的电路中的半导体器件在导通过程中消耗了大量的能量，为 了减少工作过程中半导体器件上的损耗，在二十世纪八十年代由罗克威尔公 司发明了无桥 Boost PFC 电路；无桥 PFC 电路因其省略了整流桥，从而提高 了效率，但是无桥 PFC 因拓扑结构上的原因，导致其电磁干扰较大，从而限 制了无桥 Boost PFC 电路的应用。本文即对无桥 Boost PFC 电路的数字控制 和 EMI 抑制技术进行研究，论文的主要研究内容如下。 首先，本文针对无桥 PFC 电路电磁干扰大的问题，通过对比各种无桥 PFC 电路拓扑结构，选择了改进型无桥 Boost PFC 电路来实现其功率因数校 正， 进而进行了通信电源的无桥功率因数电路的数字控制的具体设计和实现。 其次，针对无桥 PFC 电路的传导 EMI 大的问题，本文分析对比了平衡 电桥法和抖频技术的抑制方法；因平衡电桥法的需要增加新的电路，本文采 用了抖频技术来减少电路的 EMI，而本文采用在数字控制中编程来实现频率 变化。本文对几种抖频技术进行了细致的分析和仿真，通过对比频率调制中 不同的调制波的效果，最终选择三角波调制来实现抖频。随后，仿真分析了 三角波中不同调制指数对频率调制的影响，本文具体设计了三角波的调制程 序，并进行了实物测试，验证了方案的可行性和有效性。 最后，对 PFC 工作于工频时其输出纹波大的问题，本文设计了陷波器 对输出电压进行了降低滤波，即在反馈回路中加入滤波程序，来改善输出纹 波，提高了输出电压的品质。 关键词：抖频技术；数字控制；陷波技术；改进型无桥 Boost PFC 电路

新型Buck软开关电路的设计与仿真贾贵玺;张春雁;肖有文;赵惠超【摘要】Buck converter has been found widely application in power electronics and power drives.In order to decrease its switching loss and noise in the operation,this paper proposes a novel soft-switching topology of Buck converter,and the resonant circuit is paralleled with the main switch,which makes the resonant process free from the effect ofload.Before the conduction of the main switch,the auxiliary switch conducts,and zero-voltage turn on and turn off the main and auxiliary switches are realized.This paper analyzes the process of soft-switching in detail,and the resonant parameters and minimum duty cycle of auxiliary switch are deduced.The simulation shows the validity of the design.%Buck 变换器在电力电子及传动中得到了广泛的应用,为了减少其工作过程中的开关损耗和开关噪声,本文提出了一种新型Buck软开关电路拓扑结构图,将谐振电路与主开关并联,谐振过程则不受负载电流大小的影响;主开关导通前先使辅助开关导通,实现了主开关和辅助开关的零电压开通和关断。

Boost PFC变换器仿真探析1 概述从电网获取交流电经整流为各种电气设备提供直流电是一种常用的变流方案，但整流装置、电感、电容组成的滤波器中非线性元件和储能元件的存在使输入交流电流波形发生严重畸变，呈尖峰脉冲状，网侧输入功率因数降低。

电网电流的畸变由于电网阻抗反过来影响电网电压，造成谐波污染。

谐波的存在使电网中元件产生附加损耗，会降低用电设备的效率；会影响电器设备的正常工作及其寿命；会导致继电保护和自动装置误动作，并使电器测量仪表计量不准确；会降低电网功率因数等系列危害。

由于电力电子装置是现在最主要的谐波污染源，这已经阻碍了电力电子技术的发展，它迫使电力电子领域的研究人员对谐波的污染问题要给出有效的解决方案。

为了解决电力电子装置的谐波污染问题，基本思路有两条：一条是装设谐波补偿装置来补偿谐波；另一条是对电力电子装置本身进行改造，提高输入端的功率因数。

对于新型的电力电子设备，多采用后一种思路，即加入功率因数校正器，它的原理就是在整流器与负载直接接入DC-DC开关变换器，应用电流反馈技术，使得输入端电流的波形跟踪交流输入正弦电压波形，可使得输入端电流接近正弦波，从而使得輸入端的谐波畸变率THD小，功率因数提高。

功率因数是电源对电网供电质量的一个重要的指标。

许多发达国家率先采用了多种功率因数校正（PFC）方法来实现“绿色能源”革命，并强制推行了国际标准IEC555-2、EN60555-2等，限制了电子生产厂家入网电气设备的电流谐波值。

目前，有源功率因数校正（APFC）技术是解决谐波污染最有效的方法之一。

PFC的英文全称为“Power Factor Correction”，功率因数指的是有效功率与总耗电量（视在功率）之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量（视在功率）的比值。

基本上功率因素可以衡量电力被有效利用的程度，当功率因数值越大，代表其电力利用率越高。

PFC的实现方式多样，其中在过去二十年中，工业上高性能的CCM Boost PFC变换器一直采用乘法器控制法来实现。