準單級功率變換的高效單相三端口功率因數校正變換器

賈益行, 吳紅飛, 韓 蒙, 邢 巖

(多電飛機電氣系統工信部重點實驗室(南京航空航天大學), 江蘇省南京市 211106)

0 引言

電力電子變換器因其高頻開關的特點給電網注入了大量諧波電流。為盡量減小諧波帶來的不良影響,國際電工委員會(IEC)制定了關于電磁兼容和諧波干擾的有關標準,如IEC 61000-3-2等[1-2]。功率因數校正(PFC)技術可以減小諧波帶來的不良影響[3-4]。

傳統有源PFC變換器是前級Boost型PFC加上后級直流/直流(DC/DC)變換器的形式[5]。Boost型 PFC控制簡單,功率因數校正效果好,但是這種結構存在的問題是中間直流母線電壓等級高,功率器件應力大,開關損耗大,并且所有輸入功率均需經過兩級變換,限制了功率密度的提高[6-8]。為提升交流/直流(AC/DC)變換器的整體效率,有研究人員提出無橋PFC變換器[9]。文獻[10]綜述了近年來受到較多關注的無橋Boost型 PFC電路形式,指出有2個DC/DC Boost電路的無橋PFC整流器拓撲因為開關管的門極驅動電路對噪聲不敏感,最具有優勢。文獻[11]將多電平技術應用于無橋PFC變換器中,減小了器件開關損耗,使得變換器在較高開關頻率下保持高效率。雖然無橋、多電平技術可以提升前級PFC變換器的效率,但其輸出電壓仍須低于輸入交流電壓峰值,存在兩級功率變換問題。

在電動汽車、儲能等領域,因為蓄電池的電壓寬幅變化,要求AC/DC變換器具有寬輸出電壓能力。對于基本單管Buck-Boost變換器拓撲，如反激,Cuk,SEPIC等,所有輸入功率均需要先儲存在無源器件中再傳遞至負載,降低了功率傳輸效率并增加了功率器件的電壓、電流應力。……