【摘 要】
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Boost功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）变换器具有以下优点:电路结构简单、较高的功率因数、输入电流连续和高输出电压等,因此得到广泛应用。其中临界连续模式下（Critical conduction mode,CRM）的Boost PFC变换器的开关管能够实现零电流开通,其二极管无反向的恢复电流,同时在传统定导通时间（Constant on-time,COT）控
【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）项目
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Boost功率因数校正（Power Factor Correction,PFC）变换器具有以下优点:电路结构简单、较高的功率因数、输入电流连续和高输出电压等,因此得到广泛应用。其中临界连续模式下（Critical conduction mode,CRM）的Boost PFC变换器的开关管能够实现零电流开通,其二极管无反向的恢复电流,同时在传统定导通时间（Constant on-time,COT）控制下能实现单位功率因数且控制简单,因此在中小功率场合广泛应用。但是CRM Boost PFC变换器的开关频率在工频周期内连续变化,且在高输入电压或轻载时,开关频率的变化范围很大,其最大值和最小值之比可高达十几倍。这会导致开关损耗大,限制变换器效率的提升,同时对EMI滤波器的设计提高了难度。针对此问题,本文提出了一种基于连续变电感（Continuous variable inductance,CVI）技术的新控制方法,创新性地将电感值在半个工频周期内随着电角度进行连续变化,理论上可以实现全电压范围内开关频率的恒定。根据理论推导得到了半个工频周期内电感值和导通时间的具体表达式,并提出了相应的控制方案。考虑到现有的可变电感技术在宽电压范围内难以实现CVI控制所需的电感值变化范围,本文进一步提出了一种基于分段变电感（Segment variable inductance,SVI）的折中方案,根据理论推导得到了在半个工频周期内不同分段数下的最优分段电感值和分段时间点,使得宽电压范围内最大程度上减小开关频率的变化范围。以上所提两种方法在减小开关频率范围的同时还保留了功率因数为1的优点。为了实现电感在工频周期内的变化,本文对“双E型”可变电感的数学模型进行了详细分析,阐述了主绕组电流和偏置绕组电流对与电感值变化的影响,并提出相应的可变电感设计方案。最终搭建了一台120W的原理样机来进行实验验证,实验结果验证了所提控制方法的可行性与有效性。
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