电感耦合的交错并联Boost PFC变换器单路运行研究

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Boost变换器因其高功率因数和较低的电流纹波等优势被广泛应于功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)中。交错并联技术的应用使得变换器获得了更高的等效开关频率和更小的输入输出电流纹波,变换器的功率等级得到了进一步提升。同时耦合电感的应用减小了磁性元件的体积,将变换器推向了高功率密度的场合。尽管采用耦合电感的交错并联Boost PFC变换器多为大功率场合设计,变换器却并不是一直工作在满载状态。在轻载时,变换器若仍采用多路同时工作,其增加的器件损耗反而会使效率下降。为了提升变换器在全负载范围内的效率,其轻载时往往采用切相控制策略,即使一些路工作,另一些路不工作以减小变换器的器件损耗。然而耦合电感的存在使得变换器工作路与非工作路之间相互影响,导致变换器的工作模态、效率和PF发生了变化。对于采用耦合电感的两路交错并联Boost PFC变换器,其切相运行即为单路运行。本文针对此类变换器展开研究,分析了变换器在开关周期中的工作模态,给出了各工作模态的存在条件,并分析了工频周期中开关模态随负载变化的规律,同时本文还分析了变换器的功率流向以及耦合电感对单路运行的变换器效率和PF的影响,最后设计了一台1200W的实验样机,验证理论分析。
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