采用双模拟控制器的大功率功率因数校正器设计

为了提高单相有源功率因数校正（Power Factor Corrector,PFC）电路的功率等级并满足谐波电流限度标准IEC61000-3-2与IEC 61000-3-12,需要采用多级交错PFC结构。在分析了交错PFC的单周期控制、电感电流合成、电流均衡、电压环设计和电流环设计基础上,采用两只RENESAS推出的模拟控制器R2A20104设计和实现了8kW四级交错的PFC。试验结果表明,四级交错PFC能够满足谐波电流限度标准,可以作为大功率家用空调、通信电源等前级PFC的首选方案,具有功率器件电流应力成倍下降、网侧纹波电流抑制和高性价比等优点,能够提高效率2％以上。     

三相三开关部分有源功率因数校正电路的研究

三相交流电源供电的较大功率变频空调的广泛应用,带来了三相整流器的功率校正问题.根据三相三线制、三相四线制供电方式的不同.提出了两种结合有源PFC技术和无源PFC技术的Buck型混合三相有源部分PFC方案.在对其工作原理进行简要分析的基础上,进行了实验研究,所得结果验证了提出的三相部分PFC具有电压与电流应力小、效率高、功率因数高、直流平均电压较高的特点,各种负载下交流输入侧的各次谐波电流均满足IEC61000-3-2标准,中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98.     

恒导通时间控制的降压型高效率PFC研究

在宽范围输入的AC/DC适配器应用场合,与传统Boost PFC相比,Buck型功率因数校正(PFC)电路能够在整个输入电压范围内保持一个较高的效率。提出了一种工作在临界导通模式的恒导通时间型Buck PFC电路,能实现主开关的零电压开通。分析了电路的工作原理,并给出了实现高效率、低谐波电流的设计方法。同时根据所述的设计原则构建了100 W的Buck功率因数校正器,其输入电流谐波满足IEC61000-3-2标准,使效率在整个输入电压范围内均在96.5%以上。     

无源功率因数校正的离线发光二极管驱动电路

对填谷式无源PFC的工作原理进行了介绍，并给出了其在离线LED驱动电路中的应用效果。填谷式电流修正电路在一部分电子节能灯中曾被使用，但灯电流波峰比等指标达不到标准要求。由于离线LED驱动电路输出为恒流，与输出高频的电子镇流器不同，故采用填谷式无源PFC可以满足IEC61000—3—2等标准对工频输入电流谐波的限量要求，符合能源之星SSL功率因数大于0．9的规定。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路(BLPFC)结构.该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点.利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PFC电路能够很好地提高系统的效率,降低开关器件损耗,抑制电流谐波,且输入电流能够很好地跟踪输入电压波形.     

减小DCM Boost PFC变换器储能电容的方法

在DCM Boost PFC变换器中,输入电流含有初始相位与基波电流相差的三次谐波,不仅功率因数较低,且需要更大的输出储能电容。本文提出一种控制方法,在整个输入电压范围内可以使输入电流仅含有一定量的与基波初始相位相同的三次谐波。与定占空比控制相比,在满足IEC 61000 3 2,Class D谐波标准要求的情况下,可以将储能电容量降低为原来的37%。在满足Energy Star对功率因数要求不低于0.9标准的情况下,输出储能电容最多可以减小为原来的43%。为了简化实现电路,本文进一步提出一种拟合占空比的方法。实验结果验证了理论分析的正确性。     

高效三相准单级PFC DC-DC变换器

本文提出了一种新颖带三相PFC的准单级AC-DC变换器拓扑。该拓扑具有所有功率开关都是软开关，输出二极管电压应力低和输入输出滤波器小的特性。一个380VAC±30%输入、40-60VDC输出、整机效率为93%的6kW样机验证了该拓扑输入电流的谐波满足IEC61000-3-2 Class A标准。实验结果显示该拓扑具有低成本、体积小、重量轻、效率高以及安全可靠等特点。     

大功率单相数字有源PFC的研究与实现

传统的模拟有源功率因数校正电路(APFC)外围电路参数固定,灵活性较差,并且容易受到分布参数、器件老化、环境温度和湿度等因素的影响,限制了电路的寿命,而且难以适应目前单相设备大功率化的要求。鉴于数字控制具有可编程性、抗干扰性、不易受硬件老化和环境变化优点,基于TI的DSP控制芯片TMS320F2808设计了一款数字APFC电路,基于经典的乘法器控制原理,采用CCM和平均电流控制策略,利用分段变PI调节器来进行电压、电流双闭环调节控制,实现了输入电流对输入电压的很好跟踪。实验结果表明,电路在高达5kW的整个功率范围内都得到了很好的校正效果,满足了IEC61000-3-2对于谐波的要求,促进了单相APFC向大功率方向发展。     

三相三开关三电平ＡＣ－ＤＣ变换器局部调制策略的实现

考虑到功率等级和满足谐波电流限制标准,大功率家用和轻型商业变频空调的前级功率电路不再采用二极管整流器和无源滤波方式。在结合强迫整流和自然整流的基础上,提出一种采用局部PWM的三相三开关三电平AC-DC变换器的调制策略,在进行了理论分析和仿真分析后,设计了10kW实验样机,所得结果验证了所采用的三开关局部PWM算法具有电气应力较低、转换效率较高、功率因数较高、直流电压平均值较高等优点。经过对局部PWM规律进行优化,在各种负载下,网侧电流的谐波电流含量均满足IEC61000-3-2标准。中等负载以上时输入功率因数高达0.98,效率高达0.98。     

一种新型单级无桥Boost-Buck电路设计分析

大功率LED驱动器一般采用两级电路,两级电路器件多,并且需要两套控制,增加了成本;同时在输入低压大电流下驱动器的效率受到整流桥导通损耗的限制。本文提出了一种单级无桥Boost-Buck PFC电路,前级PFC级采用无桥Boost结构以提高效率;后级DC/DC级采用Buck电路实现降压功能,同时集成两级电路为一级。采用DCM+CCM控制策略,实验设计了一台交流输入AC85~135Vrms,输出2A/150W的样机与两级Boost+Buck电路进行对比,实验结果表明所提电路与控制策略在输入低压大电流下效率达90%以上,PF在0.985以上,THD在17%以下,满足IEC1000-3-2 C类谐波限制标准要求,具有比两级电路更优的电气性能。     

一种用于12脉波整流器谐波抑制的交错并联变换器

12脉波整流系统存在输入电流谐波含量较高的问题,对此本文详细分析了系统交直流侧电流关系,明确了有源平衡电抗器(AIPR)原边环流抑制输入电流谐波的机理,设计了交错并联Boost PFC电路对AIPR原边电流进行调制,以降低系统交流侧输入电流谐波;同时将能量馈送至12脉波整流系统输出负载侧,以实现谐波能量的重新利用。利用Matlab/Simulink对所设计的系统进行了仿真验证,并在9 kW功率等级下进行了实验验证。结果表明,仅需加入系统容量2%左右的变换器,即可将输入电流THD降低至原来的1/3,验证了该方法在大功率场合谐波抑制的有效性。     

单开关Buck-Flyback功率因数校正变换器

针对传统Buck功率因数校正(power factor correction,PFC)变换器输入电流谐波分量高的问题,提出一种单开关Buck-Flyback PFC变换器。它由Buck PFC变换器与Flyback PFC变换器的输入和输出分别并联并合并主开关管而构成。当输入电压低于输出电压时,变换器工作于Flyback模式,消除了传统Buck PFC变换器的输入电流死区,进而降低了输入电流谐波。分析工作在断续模式的单开关Buck-Flyback PFC变换器的输入电流特性,理论分析表明,该变换器可在全电压输入范围内获得高功率因数与低总谐波失真率,满足IEC 61000-3-2 C类法规对输入电流各次谐波的要求。最后,通过一台96 W实验样机验证理论分析的正确性。     

高效三相准单级PFC DC/DC变换器

提出了一种带三相PFC的准单级AC/DC变换器拓扑.该拓扑具有所有功率开关均为软开关,输出二极管电压应力低和输入输出滤波器小的特点.一个380VAC±30%输入、40～60VDC输出、整机效率为93%的6kW样机验证了该拓扑输入电流的谐波满足IEC61000-3-2 Class A标准.实验结果显示该拓扑具有成本低、体积小、重量轻、效率高以及安全可靠等特点.     

带功率因数校正的开关电源磁性元件设计

开关电源中磁性元件为开关电源中核心元件,需依据开关电源规格进行设计,因其参数设计好坏直接决定开关电源的性能.详细阐述了依据设计规格所进行的Boost APFC中电感和Flyback拓扑中变压器的参数选择设计,并研制了一款宽电压输入带功率因数校正电路的90 W开关电源样机.样机测试数据显示:平均效率大于85％,功率因数大于0.99,输入电流谐波满足IEC61000—3—2规范标准.     

单相大功率无桥有源PFC在变频空调中的应用

传统PFC都是采用有桥结构,但在一些应用场合,新型无桥PFC以其低功耗、高效率的优势,逐渐占据主导地位。本文分析了无桥有源PFC电路的优势,并提出了一种改进电路,详细介绍了关键元器件的选型方法,最后利用DSP芯片实现了无桥有源PFC在大功率变频空调中的应用。实验结果表明,该无桥有源PFC可以满足功率因数和谐波等各项标准测试,并且效率比传统PFC提高约1%,功率因数高达99%,具有广泛的应用前景。     

大功率UPS 6脉冲与12脉冲晶闸管整流器原理与区别

而单独的12脉整流器也可达到10%左右的电流谐波指标,但是没有大电容的LC电路,避免了与发电机的励磁正反馈效应。采用12脉冲整流器加11次谐波器可达到小于4.5%的电流谐波指标。单次谐波和总谐波含量均满足IEC61000-3-4的指标要求。     

无桥拓扑有源PFC的理论和仿真研究

针对传统有源Boost-PFC的功率开关器件开关导通损耗大,承受较高的电压、电流和热应力的不足之处,提出了一种新型的无桥有源PFC电路（BLPFC）结构。该电路用两个IGBT取代了传统整流桥下桥臂的两个整流二极管,并采用双闭环平均电流控制策略,使之具有传统PFC提高功率因数和降低电网谐波的特点,又具有提高系统开关器件效率,降低系统损耗,发热和成本的优点。利用Matlab/Simulink的SimPowerSystems工具包对设计的BLPFC电路进行仿真,仿真结果表明,与传统的有源PFC相比,无桥有源PF     

基于PLC810PG控制IC的LED路灯驱动电路

PLC810PG是一种带集成半桥驱动器的PFC与LLC组合离线控制器。基于PLC810PG的150W LED路灯电源,功率因数PF≥0.97,系统效率ηtotal≥92%,符合IEC61000-3-2中对谐波电流的规定限制。     

一种新型单级有源功率因数校正电路的设计分析

提出一种隔离变压器不对称驱动信号的单级有源功率因数校正电路,进一步优化该类电路磁元件参数.分析了新电路的工作原理.以满足电磁兼容标准为目标的高性能价格比的有源功率因数校正技术,电流谐波限制标准的要求不同对于电路的设计有很大的影响.由于IEC2000-3-2电磁兼容标准的变化,通过分析新旧电磁兼容标准文件,获得新电磁兼容标准的重要变化信息,进一步优化和提高有源功率因数校正电路性能价格比具有很大的潜力.建立功率因数校正电路与满足标准谐波限制的完整的数学分析关系,为优化电路设计和提高开关电源的性能价格比提供理论分析依据.最后,建立实验样机,实验结果验证了理论预期.     

照明设备谐波电流国家标准与新版国际标准差异分析

谐波电流是电磁兼容领域重要的测试项目之一,照明设备进行国家强制性产品认证时必须依据国家标准GB 17625.1—2012进行谐波电流测试.谐波电流新版国际标准IEC 61000-3-2:2020 Edition5.1于2020年7月发布,对低功率LED照明设备提出了限值要求.本文对谐波电流国家强制性标准和国际IEC标准进行差异分析,以便大家能更快地了解和掌握照明设备谐波电流项目测试要求.