2APFC技术原理分析
2.1主电路拓扑结构
APFC技术的主电路拓扑采用开关变换器。原则上,任何一种开关变换器,如升压式、降压式、反激式等均可。图2示出4种主电路拓扑,无论采用哪种主电路拓扑结构,只要能使AC/DC变换器的输入电流跟随输入电压波形,逼近正弦就可以提高网侧功率因数。升压式(Boost电路)变换器由于具有电感电流连续、储能电感也作为滤波器抑制RFI和EMI噪声、电流波形失真小、输出功率大及驱动电路简单等优点,常作为主电路拓扑结构。以下以Boost电路拓扑为例进行分析,图1为不控整流加Boost电路的AC/DC变换器原理图。

为方便分析,设图3中所有元件均为理想元件。在AC/DC变换器APFC技术中要求开关管S的开关频率远大于AC/DC变换器输入电压频率,从而认为在每一个开关周期内的输入电压恒定。严格来讲,电感电流存在三种工作情况:断续、连续、临界连续。图2为三种情况下电感电流示意图。

现以电流断续情况为例进行分析,另外两种情况可类似讨论。设开关周期为T,则在每一个开关周期内,Boost电路有三种工作状态:1,S通、D断;2,S断,D通;3,S、D皆断。这三种情况分别对应2a的电流上升、电流下降和电流为零。由图2a可知电感电流的峰值即是每一个开关周期内电流所能上升的最大值。设第K个开关周期内AC/DC变换器的输入电压为UK,元件为理想情况下UK即等于电感电流在第K个开关周期内电流上升段(设持续时间Δt)所对应的电感两端电压如图1所示。注意到电流上升阶段对应S通D断状态,列出电感电流方程:

表明电感电流的峰值呈正弦规律变化,从而电感电流的平均值的变化趋近于正弦。这样网侧功率因数得以提高,谐波电流被抑制。
2.2控制策略
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