【摘 要】
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随着电力电子技术的快速发展,大量的非线性元件广泛应用于工业生产、航空航天、电力系统和日常生活的各个领域。但是这些非线性元件会引起大量谐波,因此,需要功率因数校正技术来减小谐波含量。PFC变换器将输入交流电压变换为稳定的直流电压,其输入功率是脉动的,而输出功率是平直的,脉动的输入功率和恒定的输出功率通过一个储能电容来平衡。储能电容容值通常较大,一般选用铝电解电容,然而铝电解电容的寿命仅有几千小时,造
【基金项目】
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国家自然科学基金（51677091）； 江苏省六大人才高峰（XNY-033）； 江苏省自然科学优秀青年基金（BK20160086）；
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随着电力电子技术的快速发展,大量的非线性元件广泛应用于工业生产、航空航天、电力系统和日常生活的各个领域。但是这些非线性元件会引起大量谐波,因此,需要功率因数校正技术来减小谐波含量。PFC变换器将输入交流电压变换为稳定的直流电压,其输入功率是脉动的,而输出功率是平直的,脉动的输入功率和恒定的输出功率通过一个储能电容来平衡。储能电容容值通常较大,一般选用铝电解电容,然而铝电解电容的寿命仅有几千小时,造成变换器整体的工作寿命不高。本文的研究目的是在满足输入功率因数高于0.9的前提下,提出增大母线电压纹波的方法来大幅减小母线电容容值,这样可以使用寿命长的薄膜电容来替代铝电解电容,提高变换器的工作寿命。本文详细介绍了变换器的工作原理,分别给出了电感电流处于断续模式和连续模式下的相关表达式和波形图。为了保证Buck PFC变换器的正常工作,本文推导了母线电压表达式,进而求得实现变换器稳定工作时的占空比表达式,得到最终的控制电路。最后,对变换器的主要元件参数值和性能方面进行了比较。基于上述减小母线电容容值的方法,本文提出一种两级式DCM Buck PFC变换器,其前级为DCM Buck PFC变换器,后级为CCM Buck变换器。论文讨论该变换器的主电路参数设计,给出了DCM Buck PFC变换器和CCM Buck变换器的小信号模型,并进行闭环设计。本文分别对低容值方法和高容值方法制作了原理样机,功率为120W。经过上电调试,验证了所提无电解电容DCM Buck PFC变换器的可行性。
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