詹华

摘 要：随着我国经济的发展，越来越多的非线性负荷接入电网，各种换流设备的使用，使电网的电压波形发生畸变，造成电能质量下降，威胁电网和各种用电设备的安全、经济运行。为了能够确保电网安全，研制出了各种PFC变换器。在PFC变换器中，Boost结构的应用相当广泛。对Boost PFC变换器的研究成为了近年来研究的热点，该文综述了Boost PFC变换器的工作模式和近年来出现的实用的控制方法和拓扑结构，并对未来的发展进行了展望。

关键词：高功率因素 Boost PFC变换器 功率因素校正 控制方式

中图分类号：TM46 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2016）08（c）-0040-02

典型的Boost PFC变换器有诸多的优点，但是随着功率因素校正技术的快速发展以及对整流技术的要求越来越高，近年来出现了很多新型的Boost PFC变换器的控制方法和拓扑结构。该文简单地概述了Boost PFC变换器的工作模式，重点介绍了近年来出现的实用的Boost PFC变换器的控制方法和拓扑结构。

1 工作模式

1.1 不连续导通模式（DCM）

DCM通过电压跟随器电路可以直接采用常规的方法控制其输出电压，并能够同时获得接近于1的功率因数。控制电路简单，仅需一个输出电压来控制功率开关。但由于该种结构的电感电流不连续，造成电流纹波较大，对滤波电路要求高；同时，其功率因素与输入和输出电压有关，当输入电压变化时，其功率因素也将发生变化。因此，DCM方式的APFC电路很少被采用。

1.2 连续导通模式（CCM）

CCM电路结构中普遍应用到乘法器电路而又被叫做连续导电模式下的乘法器技术。它的工作原理是利用一个乘法器电路控制正弦电流参考信号，从而获得可调整的输出电压；同时，其输入电感电流采样后与输出电压进行比较以使输入电流同输入电压同相位，达到提高功率因数的目的。CCM型APFC因其峰值电流承受力低、输入和输出电流纹波小、THD和EMI小、滤波容易及频率恒定等众多优点而被广泛应用在中大功率场合。

1.3 临界导通模式（TCM）

TCM模式具有断续模式下零电流开关的优点，开关电流损耗小，降低了电路损耗，无需斜坡补偿，但是电路的频率不固定，特别是在轻载时开关频率变化范围很大，不利于EMI滤波器的设计，多应用于照明和其他较低功率的产品中。

2 新型控制方法

2.1 变占空比控制方法

变占空比控制[1]是指在DCM Boost型功率因素校正时晶闸管的控制输入采用变占比控制，这种控制方式与定占空比相比具有全输入电压范围内可以将PF提到1，输出电压纹波小和效率高等优势。

2.2 数字控制方法

数字控制方法具有可靠性高、抗干扰性强、电流畸变和功率因素得到有效改善、便于实现复杂的控制算法的优势，是APFC控制技术发展的重要方向[2]。

2.3 单周期控制

单周期控制技术是20世纪90年代初由美国加州大学的K.M. Smedley提出的[3]。单周期控制技术是通过复位开关、积分器、触发电路、比较器达到跟踪指令信号的目的。

3 新型功率因素校正拓扑结构

3.1 无桥PFC变换器

D.M. Mitchell提出了Dual-Boost无桥PFC變换器方案[4]，引起国内外专家和学者的广泛关注。与传统桥式Boost PFC变换器相比，无桥方案利用开关代替桥臂二极管，减小了导通路径开关器件的损耗，从而提高了效率，无桥Boost PFC典型结构见图1。

3.2 三电平Boost PFC变换器

三电平变换器是近年来电力电子领域中高压大功率应用场合研究的一个热点，这种变换器用容量小的器件输出高容量、高质量的电能，因此在中高压变频调速、交流柔性输电系统等场合得到了广泛的关注。

3.3 三态Boost PFC变换器

三态变换器最早是在2000年由Bascopé和Barbi提出的，它是由两个有源开关管、两个二极管和一个自耦变压器组成[5]。由于三态开关单元的出现为大功率大电流的电源产品提供了一种很好的解决方案，近十几年来，有大量的AC-DC和DC-DC变换器的拓扑结构出现。

4 结语

随着功率因素校正技术的快速发展以及对整流技术的要求越来越高，对Boost PFC变换器的研究成为了近年来的研究热点，该文主要综述了近年来出现的实用的Boost PFC变换器的控制方法和拓扑结构。

参考文献

[1] 杜海宾.功率因数校正技术的研究[D].沈阳：东北大学，2010.

[2] 王书强.基于DSP的数字控制单级桥式功率因数校正技术研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2011.

[3] Smedley K M，Cuk S.One-cycle control of switching converters[J].Power Electronics， IEEE Transactions on，1995，10（6）：625-633.

[4] D.M.Mitchell.AC-DC converter having an improved power factor：U.S.4 412 277[P].1983.

[5] Bascopé GVT，Barbi I.Generation of a family of non-isolated DC-DC PWM converters using new three-state switching cells[C]//Power Electronics Specialists Conference，2000.PESC 00.2000 IEEE 31st Annual.IEEE.2000.