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L
D
S1
C
当电感电流超过指令， 积分器反向积分，输出 电压变小，脉宽变窄； 相反，脉宽变宽 在一个控制周期中开关 动作时刻取决于误差信 号的积分结果，所以， 称为平均值控制
Vs
Vo
R K
C
PI c vref comp
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CCM控制----2) 平均值电流控制仿真
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PWM Phase shift
并联
VPEC
Boost
Dither
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两级级联
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单级1
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第2节 升压型 Boost PFC电路
V, I
V I
2Vin sin t 2 I in sin tຫໍສະໝຸດ PiniD , vo
P in Vin I in (1 cos2t )
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CCM控制----1) 峰值电流控制
电网电压被当作电流参 考指令。电感电流与电 流指令比较。当电感电 Vs 流峰值小于指令值，开 关闭合，电感电流增大； 当电感电流峰值大于指 令值，开关断开，电感 C 电流减小。电感电流的 峰值包络线是正弦
L
D
S1
C
Vo
R comp C K
vref
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当输出电压变化时，等效参 考电流指令的大小发生变化， 开关时刻也相应变化。当输 出电压↓→误差电压↑→电流 指令变大→电感电流增大→ 输出电压↑ 由于电流跟踪方式不能实现恒频PWM，这会产生 连续谐波谱，不利于滤波。需要增加一个定频控制 环节。即将比较器的输出与一个锯齿波相比较，再 去控制开关的导通与关断
在每个斩波周期电感电流平均值为
iLd VS D VS DT (ton t d ) ( DT ) 2T 2L Vo Vs iLp
iLp L
VS D 2T VS VS D 2T Vo (1 ) 2L Vo Vs 2 L Vo Vs VO D 2T VS / VO sin ti ( )K 2L 1 VS / VO 1 sin ti
2 THD I 2 I (2 1 100 % 1 k % 1) d 1 100
采用电容滤波时交流侧电流的波形和频谱图：
电流中含有丰富的奇次谐波
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交流侧电压、电流的波形与功率因数的关系：
kd 1 k 1
kd 1 k 1
kd 1 k 1
kd 1 k 1
kd 电流畸变系数
总谐波失真(THD) 电流总有效值I
I
k 基波电流相位移系数
2 I (n) i 1 n
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总谐波电流有效值In I n I 2 I (21)
THD I n I (1) 100% I 2 I (2 % 1) I (1) 100
电流畸变系数 kd 与THD关系
Pin iDVo Vin I in iD (1 cos 2t ) Vo Vin I in vo,rip sin(2t ) 2VoC
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vo,rip
交流侧电压、电流为正弦，功率以2倍网频脉动。 当负载电压不变，交流分量全部流经电容。输出 电压的纹波可由电容电流积分得出
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CCM控制----1) 峰值电流控制仿真
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也可以采用一个RS触发器，在每个周期开始时导 通，比较器输出使S断开，实现恒频控制
comp R S
Q
clock
CCM控制----2) 平均值电流控制 电路如图示。电感电流与电流参考进行比较，结 果送PI调节器。PI输出电压与锯齿电压比较得到 开关通断信号
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上式中
K VO D2T 2L
0.3 0.5 0.7 0.9
VS / VO 1
在不同的α下线电流的波形如图
Boost电路中，电感电流是电源电流，所以能够直 接控制电源电流波形。开关在低电位端，控制容 易。当在DCM方式下时，电路具有自然的PFC能力 而不需要复杂的控制。PFC效果与α有关。VO越高 电流越正弦
电力电子技术 Power Electronics
功率因数校正电路
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第 1节
功率因数(PF)的定义与PFC电路的结构
PF ＝有功功率／视在功率
设交流电压为正弦,电流非正弦,则只有基波电流产 生有功功率，谐波与不产生有功功率
PF U 2 I 2(1) cos U2I2 I 2(1) I2 cos kd k
-
Lm
D
i1
T
S
T
输入端的电流是：
D 2T iin Vinm sin ti 2L
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L
D1
S1
Vs
CB
S2
D2
Co
常 (恒)频断续电流模式 (DCM)PFC控制 特点：导通时间保持为常数。开关频率远大于交 流电源频率。电感电流不连续
ton t d
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在一个开关周期中电感电流的平均值
iLd iLd (to n) iLd (td ) iLp (ton td ) / 2T
由于开关频率远高于交流电源频率
单相PFC的结构：
AC
单端 PFC
DC DC
DC
AC
隔离型 PFC
DC
可以精确调节输出电压
不能精确调节输出电压
CB DC
AC
PFC和 DC/DC组合
可以精确调节输出电压
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单相PFC 两级级联 Boost Buck＋ 单级1 Flyback Iso. Boost shower 单级2 Bifred Bibred Resonant
iLp 1 L

t on
0
u L (t ) dt
Vs , m L
sin ti ton
即电感电流峰值的包络线为正弦
sin ti 是第i个开关周期中的正弦中值(或端点值)
每个开关周期中电感电流的平均值 (与td有关)
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电感电流衰减到零所需时间
VS VS DT td ton VO VS VO VS VO VS
其它具有自然PFC能力的变换器拓扑
DCM Sepic电路
L
C1
D
CB
Vs
S1
L1
Vo
其工作波形如图。电感放电电流取决于C1上电压 的大小
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工作在DCM下的反激式变换器也具有自然的PFC能 力。但是在DCM方式下，反激式变换器的输出电压 与负载有关，电源的性能要受到影响
s + US