CRM Boost PFC变换器的研究

摘要临界导通模式功率因数校正升压变换器（CRM Boost PFC）与其他模式变换器相比，具有开关管零电流导通，二极管零电流关断，无需考虑二极管反向恢复问题，控制电路简单，电路成本低，功率因数接近于 1 等诸多优点。但是这种模式的工作环境是变频工作方式，输入电流会受到很严重的谐波干扰等。本文研究 CRM Boost PFC 变换器的的工作原理、工作方式、控制方式及其特点。本文针对CRM Boost PFC 变换器，对其工作原理进行剖析，详细从单周期到工频周期推导了它输入电流的表达式，得到了不同周期中相应的表达式，从中得到其占空比的变化规律，推导出临界导通模式的控制方法的工作原理。通过对变换器电路的稳态分析，对其导通、关断时间，开关周期及频率和占空比进行了计算推导。基于以上分析，本文要设计变换器，须先对其电路器件参数进行了理论推导。最后根据之前的参数分析及计算，完成了一台 85-265VAC 输入，400V/80W 输出的原理样机，并对其进行仿真分析，证明了理论分析的正确性。30926
毕业论文关键词临界导电模式 boost 变换器功率因数校正仿真分析
Title RESEARCH OF CRM BOOST PFC CONVERTER Abstract
Compared with other mode converter,critical conduction mode boost power factor correction(CRM Boost PFC) converter has zero current turn-on switch, diode zero current shutdown,without regard to the diode reverse recovery problems, the control circuit is simple, low costcircuit, power factor close 1 and so on.But this model work on frequency conversion works,input current harmonic interference is more serious.In this paper, we study the CRM Boost PFCconverter's working principle, working mode,control mode and its characteristics.Aiming CRM Boost PFC converters, analyze its working principle, the input current is derivedfrom single cycle to cycle power frequency its expression, which get converted in the form of itsduty cycle,we get the change rule of the duty ratio and critical conduction mode control methodis deduced works.Through the analysis of the steady state of converter circuit, the conduction,and cut-off time switch cycle frequency and duty ratio was calculated and derived.Then based onthe above analysis, This paper to design transformer, should be first on the circuit deviceparameters for the theoretical derivation.According to the previous parameter analysis and calculation, completed a 85-265 vac input,400V/80W output principle prototype, and carries on the simulation analysis, proves thecorrectness of the theoretical analysis.
Keywords Critical Conduction Mode; Boost Converters; Power Factor Correction; TheSimulation Analysis
目次
1 绪论 1
1 . 1 选题背景1
1 . 2 有源功率因数校正技术3
1 . 3 本课题研究的意义和主要内容5
2 临界导电模式功率因数校正的基本原理6
2 . 1 功率因数的基本定义 6
2.2 CRM Boos t PFC 变换器的输入电流6
2.3 临界导电模式的控制方法 9
3 CRM Bo o s t PFC 变换器的稳态分析11
3.1 导通时间 TON11
3.2 关断时间 TOF F12
3. 3 开关周期 T13
3.4 开关频率 f13
3.5 占空比 D13
4 CRM Bo o s t P FC 变换器的设计1 5
4.1 主电路的设计15
4.2 控制电路的设计16
4.3 设计实例20
4.4 仿真22
4.5 仿真结果分析23
结论 24
致谢 25
参考文献2 6
1 绪论1.1 选题背景随着近些年来经济的发展，电气产业的不断推广，在我们的日常学习、生活和工作中出现了了越来越多的电气设备。因此，开关电源因为其节能高效开始进入人们的视线，经过不断发展，它的体积和高效成为它的优势，得到越来越多的运用和支持。然而在一些高频开关电源中，电流中会有一部分的高次谐波，这些高次谐波对于电网没有好处，它会对电网产生干扰，破坏电网的安全性并且大大降低各种电能设备的工作效率，这被称之为电路中的污染。面对这一难题，功率因数校正（PFC）技术得到了人们的关注，它是减少谐波污染，提高功率因数的一个最实用的方法。PFC 技术成为了现代电力电子行业的热门话题之一[1]。1.1.1 谐波简介一般在变换器中，会对电源的输入进行简单的滤波。这种整流滤波电路结构很简单，只包含有二极管和电容，所以价格低廉，并且可靠性也比较高，然而，它的明显缺点则是会产生污染电网的谐波电流，它的主要问题如下：（1）电路开启时启动电流特别大，远远大于正常工作时的电流。（2）正常工作时，因为二极管的本身性质，它的导通角比较小，导致输入电流产生一个很小的脉冲波，引起电压波形的畸变。（3）功率因数比较低，一般只有0.5-0.6。如图 1.1 所示，其中（a）是传统整流滤波电路图，（b）是输入电压和电流的波形，（c）则是对输入电流的频谱分析。从（c）中可以很明显看出，输入电流中包含大量的谐波。假如这些谐波进入电网中，将会对电网造成很严重的影响，甚至会对电网造成破坏[2]。主要有：(1) 当输电线路有阻抗时，有谐波存在就会存在谐波压降，导致电网所传输的电压波形失真，降低电网供电质量。(2) 会增加输电线路的负荷，也会对电气设备造成很大的负担。例如，谐波电流会使同样的负载产生更多的热量，会导致电机，变压器等输变电设备过热等。(3) 根据功率因数的计算法则，谐波的存在肯定会降低功率因数，会有电源电能的浪费。(4) 会影响到电子设备的正常使用。例如，会对一些精密仪器造成干扰或者误动作，产生噪声等。(5) 谐波电流会增大传输线路中的电流，可能损坏电气设备，严重可能导致火灾[3]。从上述介绍可以看出谐波的危害，所以必须减少或滤除谐波，避免造成不可估计的后果。 CRM Boost PFC变换器的研究:http://www.751com.cn/zidonghua/lunwen_26908.html