一款基于無橋APFC電路的單周期控制方案與應(yīng)用

引言

隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電網(wǎng)中整流器、開關(guān)電源等非線性負(fù)載不斷增加。這些存在沖擊性的用電設(shè)備，將引起網(wǎng)側(cè)輸入電流發(fā)生嚴(yán)重畸變，產(chǎn)生大量諧波污染，導(dǎo)致電網(wǎng)功率因數(shù)過低，所以提高功率因數(shù)勢(shì)在必行。

早期功率因數(shù)校正采用在整流器后加濾波電感電容實(shí)現(xiàn)，功率因數(shù)一般只有0.6左右;在20世紀(jì)90年代，有源功率因數(shù)校正(APFC)產(chǎn)生，是在整流器和負(fù)載之間接入一個(gè)DC/DC 開關(guān)變換器，其基本原理是通過控制電路強(qiáng)迫交流輸入電流波形跟蹤交流輸入電壓波形，從而實(shí)現(xiàn)交流電流波形正弦化，并與交流輸入電壓波形同步，功率因數(shù)可提高到0.99以上。

APFC 電路拓?fù)?/strong>

1、傳統(tǒng)有橋APFC拓?fù)?/p>

傳統(tǒng)BoostAPFC 電路組成由整流橋和PFC 組成，如圖1所示。工作時(shí)流通路徑有三個(gè)半導(dǎo)體工作，功率因數(shù)低。當(dāng)變換器功率和開關(guān)頻率提高時(shí)，系統(tǒng)通態(tài)損耗明顯增加，整體效率低，且控制電路較復(fù)雜。

2、基本無橋APFC拓?fù)?/p>

針對(duì)傳統(tǒng)有橋電路的問題，本文提出了既能提高PF而且通態(tài)損耗低的無橋電路，如圖2所示。表1為有橋拓?fù)浜蜔o橋拓?fù)涞膶?duì)比。

從表1看出，當(dāng)MOSFET導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)，無橋APFC相對(duì)于有橋APFC 都節(jié)省了一個(gè)二極管。經(jīng)過理論計(jì)算后得出，無橋拓?fù)銩PFC 在全功率輸入時(shí)，可提高約1%的效率。而且無橋拓?fù)涓陔娐芳苫５緹o橋Boost APFC 電路存在共模干擾嚴(yán)重、電流采樣難的問題。

3、雙二極管式無橋APFC拓?fù)?/p>

為了解決基本無橋Boost APFC 電路EMI 嚴(yán)重、電流采樣難的問題，對(duì)基本無橋Boost APFC 電路加以改進(jìn)，如圖3所示，在基本無橋Boost APFC 電路上增加兩個(gè)快恢復(fù)二極管VD3和VD4。