單級(jí)APFC電壓饋型全橋充電電源的關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、單級(jí)APFC（有源功率因數(shù)校正）電壓饋型全橋變換器相比傳統(tǒng)雙級(jí)結(jié)構(gòu)，其轉(zhuǎn)換效率和功率密度都有顯著提升，并在實(shí)現(xiàn)輸入諧波抑制的同時(shí)不引入輸出低頻紋波，可應(yīng)用于動(dòng)力電池充電領(lǐng)域，降低充電設(shè)備的體積和成本，被認(rèn)為是下一代高品質(zhì)充電電源的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。因此，研究單級(jí)APFC電壓饋型全橋充電電源的關(guān)鍵技術(shù)具有重要意義和實(shí)用價(jià)值。
　　針對(duì)輸出電壓電流變化范圍廣的電壓饋型單級(jí)APFC全橋充電電源中存在的交越處電流畸變嚴(yán)重（PF值較低）、輕

2、載母線電壓不可控、零電壓開(kāi)啟難以實(shí)現(xiàn)和高頻變壓器磁偏等核心問(wèn)題，本論文研究了該結(jié)構(gòu)中輸入占空比限制和輸出電壓變化之間的關(guān)系、死區(qū)時(shí)間范圍對(duì)零電壓開(kāi)啟的影響和變壓器磁偏的產(chǎn)生機(jī)理，提出不對(duì)稱移相控制策略及偽連續(xù)模式單級(jí)APFC全橋變換器結(jié)構(gòu)，并優(yōu)化了其死區(qū)時(shí)間設(shè)置方法，引入了占空比自動(dòng)補(bǔ)償控制策略，最終搭建完整樣機(jī)進(jìn)行測(cè)試驗(yàn)證，變換器在全輸出電壓范圍的功率因數(shù)大于0.97，在最大功率時(shí)的PF值達(dá)到0.983，而輕載時(shí)母線電壓仍可保持恒定。

3、此外，在全負(fù)載范圍內(nèi)都可實(shí)現(xiàn)零電壓開(kāi)啟，且磁偏現(xiàn)象得到了抑制，變換器最高效率為93％。以上工作取得的創(chuàng)新成果主要包括:
　　(1)研究了傳統(tǒng)單級(jí)APFC全橋變換器中輸入占空比限制和輸出電壓變化之間的關(guān)系，提出了一種以輸入占空比為先決條件的不對(duì)稱移相控制策略，從而有效抑制了輸出電壓變化對(duì)輸入占空比的影響，即抑制了輸出電壓變化對(duì)功率因數(shù)的影響。測(cè)試表明，在45～80V的寬輸出電壓范圍內(nèi)，功率因數(shù)保持在0.97以上。
　　(2)提

4、出了一種輸入電感電流工作在偽連續(xù)模式的單級(jí)APFC全橋變換器結(jié)構(gòu)，消除了傳統(tǒng)單級(jí)APFC全橋變換器中存在的輸入占空比限制。該結(jié)構(gòu)通過(guò)引入續(xù)流開(kāi)關(guān)管，為輸入電流和母線電壓的調(diào)節(jié)提供了額外的自由度。在系統(tǒng)功率變化時(shí)，輸入占空比可以保持在0.3左右，PF值最高可達(dá)0.983，而輕載時(shí)（25％滿載）母線電壓仍可保持420V。
　　(3)研究了橋臂中點(diǎn)電流注入現(xiàn)象及死區(qū)時(shí)間范圍對(duì)功率管零電壓開(kāi)啟實(shí)現(xiàn)的影響，并考慮功率電感感值非線性現(xiàn)象，提出