郭明良， 朱壮壮， 邓孝祥

(黑龙江科技大学 电气与控制工程学院， 哈尔滨 150022)

0 引 言

在“碳达峰”、“碳中和”等国家层面的承诺中不难看出，未来的电源研发领域在高频高效领域有广阔的空间。图腾柱PFC拓扑以其组件数量少、共模干扰低、最低传导损耗、最高效率等优点在功率因数校正圈内备受关注。氮化镓(GaN)、碳化硅(SiC)等第三代宽禁带半导体器件的出现，将制约图腾柱拓扑的第一大阻力二极管反向恢复问题迎刃而解，使图腾柱PFC在大功率场合的应用成为可能。功率等级的增加必然会带来传导损耗增大，因此，传统图腾柱无桥PFC拓扑中的二极管注定会被取代，业界最常见的解决方案是用导通电阻较小的MOSFET替代，但依旧无法解决开关损耗高带来的温升和过零点畸变等问题，系统高频化难以实现。针对这些问题，笔者提出了一种半周期高频半周期工频的控制策略，将传统图腾柱无桥PFC拓扑中的二极管用功率开关管替代，应用数字锁相技术在输入电压过零点处切换前后桥臂的频率等级，没有快慢桥臂之分。开关管在高频和工频模式下切换工作，有效解决器件的温升问题，电压过零点处工频高电平切换高频时脉冲由宽渐窄、工频低电平切换高频时由窄渐宽，高频向低频切换时类似，此种脉冲切换方式避免了占空比突变，过零点畸变问题得到有效解决。笔者研究图腾柱PFC工作于连续导电模式(CCM)，分析电路的工作原理，理论分析电路控制算法及公式推导，对改进后的电路拓扑进行建模，通过搭建样机进行调试验证。……