本课题为单级隔离型功率因数校正变换器的研究,论文介绍了单级隔离型PFC变换器的现状、发展趋势和面临的难题。在PFC建模精度、母线电容耐压和变压器磁偏等方面做了解释和分析,按拓扑是否含直流母线电容对单级隔离变换器做了分类。 论文系统介绍了功率因数校正技术中的基本概念,引入理想整流器(Loss-free resistor,LFR)的概念,分析了功率因数校正变换器的工作原理和模型特性,归纳总结了各种单级隔离型PFC的优缺点,列举了一些比较优秀的单级隔离型PFC的拓扑,并提出了一种兼具软开关和钳位的新型变换器拓扑。 新拓扑采用电流型桥式结构(Current-fed Full Bridge PWM Converter),这种拓扑解决了电容母线的耐压问题,是中大功率隔离型PFC电路的优选拓扑,采用平均电流控制方法,获得接近于1的功率因数,输入电流校正效果明显。 变换器具有零电压过渡(Zero-Voltage-Transition,ZVT)和有源钳位(Active Clamp)特性。所有半导体器件都实现软开关:功率MOSFET都是ZVS(或ZCS)开通,功率二极管则为零电流(ZCS)关断。半导体器件的开关环境大大改善,电路EMC得到优化。开关管端压被钳位,辅助管端压钳位效果良好,变压器漏感问题得到比较理想的解决。 新型变换器能满足宽负载和宽电网变化范围的软开关,最小化变换器的导通损耗和开关损耗,改善半导体器件开关应力。样机实验结果表明,这种变换器的效率基本能够达到93%(>半载),散热片面积减小,功率密度提高。 理论上,这种单级隔离型功率因数校正变换器,在功率等级上可以获得很大程度的提升,适合于中大功率应用场合。