一种无桥无电解电容的Sepic型PFC拓扑研究

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随着越来越多的非线性负载接入电网,带来了电网侧电压电流相位不同以及电网侧电流谐波过大等问题。为了解决谐波污染,功率因数校正(PFC)技术被广泛应用到电力电子设备当中。在功率因数校正电路中,通常采用不控整流桥加DC-DC电路的形式,存在较大的二极管导通损耗,因此许多学者对无桥型PFC拓扑进行了相关研究。同时,电网侧瞬时输出的功率为脉动功率,这与PFC电路输出端需要的恒值功率不符。通常会在输出端并联一个大容值的电解电容,用于吸收输入侧与输出侧之间的瞬时功率差值。而电解电容的使用寿命受到温度等因素的影响较大,限制了变换器的性能,实现无电解电容是电力电子领域的一种发展趋势。在已有的无电解电容功率因数校正电路的基础上,本文通过共用开关器件的方式,使双二极管式Sepic型PFC电路与功率缓冲器组合到一起,提出了一种新型的无桥无电解电容Sepic型PFC拓扑结构。首先对所提拓扑的工作原理进行了详细叙述,说明了解耦电容吸收二倍频脉动功率的工作过程。据此建立了主电路的数学模型,推导出了电路实现升降压的控制条件。并根据工作原理确定了电路中各个元器件的参数及开关器件所承受的电压及电流。其次设计了闭环控制策略,并根据计算得到的参数在PSIM中进行了升压仿真与降压仿真分析。最后,针对本文所提出的拓扑,对其主电路以及其他辅助电路进行了硬件设计,并对其控制系统的软件设计进行了分析与说明。搭建了一台200W的实验样机,进行了闭环实验验证,其实验结果满足电路各指标要求,证明了主电路具有功率因数校正功能与功率解耦功能。
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