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基于SEPIC的功率因数校正电路的参数设计与分析

作者:时间:2011-03-19来源:网络收藏

1 引言

本文引用地址:http://www.amcfsurvey.com/article/179402.htm

电力电子装置日益广泛的应用,使得谐波污染问题引起了人们越来越多的关注。电力电子技术的进步,使得问题的研究也越来越深入。传统的由Boost构成。这种控制复杂,输出电压比输入高,难以实现输入输出的电气隔离。而由反激电路构成的电路必须工作在电感电流断续的状态,往往需要大体积的EMI滤波器。而电路用于PFC有着其天然优势。由于其前级类似于Boost,从而可以保证输入电流的连续,减小了输入EMI;而其输出又类似于反激,易于实现电气隔离。近来,-PFC电路正受到越来越多的关注。[1][2][3][4]

单独的电路只须工作在电流断续状态就能自然实现PFC,这里所说的断续是指二极管上的电流断续,而输入升压电感上的电流是连续的。在开环工作状态下其理论功率因数为1,因此,无需专用控制芯片[2]

2 SEPIC-PFC电路的工作原理

SEPIC-PFC电路原理如图1所示,输入交流电压ui=Uisinωt。假设开关频率比母线频率大得多,由“准稳态”的方法及SEPIC电路的工作原理[6]可以知道:电容Cc上的电压ucc=Ui|sinωt|。

图1 SEPIC-PFC电路

在一个开关周期内,电路工作可以分为三个模态[2]

2.1 工作模态1

S开通,电路模态如图2(a)所示,假定电路工作在二极管电流断续,L1电流连续的状态。S开通前有

iL1=-iL2=i1ton=DTs,S导通结束时,如图2(d)所示,应有

iL1,pk=i1DTs (1)

iL2,pk=-i1DTs (2)

式中:D为占空比;

ui=Ui|sinωt|;

Ts为开关周期;

i1,-i1iL1,pkiL2,pk分别为S开通前L1L2上的电流及此模态结束时L1L2上的电流。

2.2 工作模态2

S关断,D导通,电路模态如图2(b)所示,此时,L1L2同时向副边传输能量,Cc充电。S关断瞬间,二极管上电流最大值为

iD,pk== (3)

式中:n为变压器副边与原边匝数之比;

Leq=

模态2结束时应有

iL1=i1DTsDTs (4)

iL2=-i1DTsDTs (5)

式中:DTs为该模态持续时间。

显然,当DTs=DTs时该模态结束,可以得出该模态持续时间为

DTs=|sinωt| (6)

式中:M=Uo/Ui

(a) 电路模态1等效电路

(b) 电路模态2等效电路

(c) 电路模态3等效电路

(d) iL1iL2iD电流示意图

图2 电路三个工作模态等效电路与相关电流示意图

2.3 工作模态3

S关断,D关断,电路模态如图2(c)所示,此时,L1L2上的电流分别为i1,-i1

如图2(d)所示,二极管上的电流iD在一个开关周期的平均值为

iD,avg=

将式(3),式(6)代入可得

iD,avg= (7)

iD在一个母线周期内的平均值为

ID,avg== (8)

由于在一个开关周期内,L1L2Cc并不吸收能量,

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