兩種高功率因數(shù)開關(guān)電源設(shè)計(jì)方案的比較

單相全橋電壓型PWM 整流器選擇響應(yīng)速度較快的三角波電流比較法作為控制策略。因反饋到電壓外環(huán)的輸出電壓含有紋波電壓，而紋波電壓的存在將導(dǎo)致電流內(nèi)環(huán)的給定電流發(fā)生畸變，因此本文采用補(bǔ)償輸出直流電壓中紋波電壓的方法[4]來減少流入電壓控制環(huán)的紋波電壓，從而改善給定電流的波形。按照以上原理設(shè)計(jì)的單相全橋電壓型PWM整流器的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4所示。

圖4 單相全橋電壓型PWM 整流器的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

由圖4可知，PWM 整流控制系統(tǒng)中需要檢測的信號(hào)有輸入交流電壓us、輸出直流電壓ud以及輸入交流電流is.us是閉環(huán)控制中相位檢測的輸入信號(hào);通過比較ud與給定參考電壓u*d以及直流側(cè)紋波電壓補(bǔ)償u~d來決定電壓外環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出im,并將其與輸入電壓同步信號(hào)sinωt的乘積作為指定電流i*s ;is與i*s的差值決定電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出;最后比較電流內(nèi)環(huán)PI調(diào)節(jié)器的輸出與三角載波，產(chǎn)生PWM 信號(hào)來控制開關(guān)管的關(guān)斷。這樣，電流PI調(diào)節(jié)器的輸出決定PWM 信號(hào)的占空比，使實(shí)際輸入電流逼近指定電流值。

3 有源功率因數(shù)校正技術(shù)

本節(jié)采用如圖2所示的方案，基于Boost-APFC的功率因數(shù)校正電路如圖5所示。該電路由主電路和控制電路組成。主電路包括橋式整流器、升壓電感、功率開關(guān)管、續(xù)流二極管以及濾波電容等，控制電路包括電壓誤差放大器VA、電流誤差放大器CA、基準(zhǔn)電壓源、乘法器、PWM 比較器以及柵極驅(qū)動(dòng)器。

圖5 基于Boost-APFC的功率因數(shù)校正電路

工作原理：APFC主電路的輸出電壓經(jīng)電阻分壓后與基準(zhǔn)電壓相比較，誤差值輸入到VA;VA 輸出信號(hào)X與輸入電壓檢測信號(hào)Y一起輸入乘法器，經(jīng)過平均化處理、放大、比較后，再經(jīng)過PWM 比較器加到柵極驅(qū)動(dòng)器，產(chǎn)生對(duì)開關(guān)管VT的控制信號(hào)，從而使電感Ls上的電流(即輸入電流)平均值始終跟蹤模擬乘法器輸出的半正弦信號(hào)，即跟蹤了輸入電壓波形，并實(shí)現(xiàn)了輸入電流正弦化，使功率因數(shù)接近1,達(dá)到校正功率因數(shù)的目的。