宽范围电压输入的功率因数校正电路的研究

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大功率的电子设备多使用三相供电系统,而三相电压变动范围一般为220VAC到380VAC。在这类要求宽范围电压输入,且输入电压与输出电压有交叠的电子设备中,为了抑制谐波污染,改善电网品质,就要使用具有升降压特性的变换器构成功率因数校正电路。  传统的单开关升降压变换器由于过高的开关应力,不适用于宽范围电压输入(220VAC~380VAC)尤其是高电压输入的电子设备中。本文对基于级联式buck-boost变换器的功率因数校正技术进行了研究,详细分析了级联式buck-boostPFC整流器的工作原理,通过比较输入瞬时电压与输出电压的大小,电路可以工作在buck模式或者boost模式,同样具有升降压特性,并对电路的开关损耗进行了分析。针对高频下开关管的损耗问题,将无源无损缓冲技术应用于级联式buck-boost变换器,提出一种新的电路结构,使buck级的IGBT开关管可以实现ZVS关断和ZCS开通,有效地抑制了开关损耗,提高了开关频率,减小了磁性器件的体积。  对几种常用的PFC控制策略进行了分析比较,选用平均电流控制法作为电路的基本控制策略,基于这种控制策略设计了一个级联式的控制系统。对级联式buck-boostPFC电路的主功率电路进行了设计,确定了主电路电感和电容的设计原则;并以芯片UC3854B作为控制电路的主控芯片,完成了控制电路的设计,其中包括电压误差放大器、电流误差放大器、参考正弦波发生器和锯齿波发生器等主要电路。  以上述理论为基础成功研制出一台输入电压变动范围为220VAC到380VAC,400VDC输出,600W的级联式buck-boostPFC整流器,用于600W高压钠灯电子镇流器中,各项实验测试结果满足设计要求,实验数据和波形验证了所做的理论分析。
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