论文部分内容阅读
随着笔记本电脑及其他一些智能家电的普及,以及LED照明技术越来越广泛的应用,越来越多的场合需要AC-DC电力电子变流器来完成电能的转换。为了防止AC-DC变流器的输入电流谐波对电网造成的污染,世界上的许多国家和地区都对不同功率等级的AC-DC变流器的输入电流功率因数和谐波做出了限制性规定,如Energy Star和IEC61000-3-2等标准。因此,笔记本适配器、LED驱动器等AC-DC变流器中通常需要使用有源PFC技术,使得输入电流满足相关的谐波标准。目前,AC-DC变流器中一般使用Boost PFC变流器作为前级来实现功率因数校正,使用谐振变换器如LLC拓扑作为后级DC-DC高效地实现恒压或恒流输出。Boost PFC变流器得到如此广泛的应用主要是因为其输入电流功率因数较高,理论上的功率因数为1。但同时,Boost PFC变流器也存在着很多缺点：低输入电压时变换效率低、输出电压高不利于后级DC-DC变流器的效率优化和EMI共模噪声大等。而Buck PFC变流器作为降压型拓扑,恰好能够弥补这些缺点,因此受到了越来越多的关注。Buck PFC变流器具有低输入电压时效率较高、输出电压低等优点,但也存在着输入电流有死区等缺点,导致低输入电压时输入电流功率因数显著下降,谐波情况明显变差,需要通过仔细的参数设计才能通过IEC61000-3-2Class D等相关标准,对于照明领域等普遍要求的IEC61000-3-2Class C等标准则很难通过参数的设计和优化来达到。为了保留Buck PFC变流器的优点,同时弥补其缺点,使其能够应用于更多的场合,本文提出了混合式降压型PFC变流器的方法,并基于Buck PFC与其他拓扑的组合方式,给出了一族混合式降压型PFC变流器,在此基础上对其做出了比较,基于拓扑的复杂性、变流器的整体效率、控制的复杂性、功率器件的数目、EMI特性等方面的比较,优选出了Buck+Flyback型混合式降压型变流器进行针对性研究。针对优选的方案进行了参数的设计和计算、仿真和实验的验证。实验结果表明,所提出的方案相比于传统Buck PFC变流器,输入电流的功率因数和各次谐波情况有了显著提升,尤其是在低输入电压时,输入电流谐波含量可以通过IEC61000-3-2Class C标准；同时,相比于Boost PFC变流器,所提出方案的整体效率在全输入电压范围内的变化有所减小,更利于散热的设计和功率密度的提升。