單周期控制單相Boost結構有源功率因數校正電路的研究和應用

隨著電力電子設備的普及，在電力系統(tǒng)中產生了大量諧波，嚴重阻礙了電力電子技術的發(fā)展，引起了世界各國的重視。有源功率因數校正（Active Power Factor Correction—APFC）是治理電網諧波的一種行之有效的方法。其中的控制技術是 APFC 的關鍵技術之一，單周期控制技術是一種大信號、非線性脈沖寬度調制（ Pulse WidthModification—PWM）控制技術，具有結構簡單、控制精度高、響應速度快等優(yōu)點，非常適合用在有源功率因數校正電路中。本文以單相單周期控制 Boost 結構有源功率因數校正電路為論述對象，對單相單周期控制 Boost 結構 APFC 電路的工作原理進行了詳細的理論分析，并結合基于單周期控制理論的實際控制芯片進行了產品設計、電路的仿真和實際樣機的測試。主要研究內容如下：首先，以 Buck 電路為基礎介紹了單周期控制技術的基本工作原理，推導出了單相 Boost 結構有源功率因數校正的單周期控制方程，并用簡單的電路實現了這種控制，此控制技術不再需要乘法器和檢測輸入電壓電路，和以往常規(guī)的 APFC 控制電路相比，電路大大簡化。其次，結合 IR 公司的單相 Boost 結構單周期控制 APFC 控制芯片IR1150，闡述了此芯片實現功率因數校正的原理，詳細分析了一款 300W有源功率因數變換器產品的參數設計過程，推導出了整個環(huán)路的增益方程，給出了幅頻特性和相頻特性，在兼顧動特性的基礎上，保證了環(huán)路的穩(wěn)定性。第三，對設計電路進行了仿真，對樣機進行了測試，獲得仿真和測試波形及測試數據，無論是仿真結果還是測試結果，都證明了基于單周期控制的 APFC 電路能實現很高的功率因數、很低的諧波分量、且電路簡單。從而證明了基于單周期控制理論的 APFC 電路能夠很好的治理電網中的諧波，為單周期控制理論在 APFC 電路中的推廣使用奠定了基礎。最后，對樣機制作過程中遇到的噪聲問題進行了分析，為了減少噪聲耦合，文章對芯片地的走線作了詳細分析，保證了此芯片能順利應用到實際產品中，也為工程技術人員的實際產品設計提供了很好的參考。