《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一种低电压应力的三电平PFC电路研究
电子技术应用
袁建华,苏超,卢云
三峡大学 电气与新能源学院
摘要: 三电平及多电平电路具有更小的直流侧电压脉动和降低电路损耗的优点,并且能使直流侧电流波形更接近正弦化,因此提出一种基于四开关三电平PFC电路。利用四个开关管进行组合,使其具有多向开关功能,不仅能将输出电压抬升至三电平,降低开关管电压应力,还能为电感充电提供回路。同时该电路在每个模态最多两个开关管开通并共用一个脉冲信号,一定意义上简化了控制复杂度。最后,通过搭建一个额定功率为800 W的实验平台,验证理论分析正确性。
中圖分類號(hào):TM46 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A DOI: 10.16157/j.issn.0258-7998.245303
中文引用格式: 袁建華,蘇超,盧云. 一種低電壓應(yīng)力的三電平PFC電路研究[J]. 電子技術(shù)應(yīng)用,2025,51(1):118-123.
英文引用格式: Yuan Jianhua,Su Chao,Lu Yun. Research on a three-level PFC circuit with low voltage stress[J]. Application of Electronic Technique,2025,51(1):118-123.
Research on a three-level PFC circuit with low voltage stress
Yuan Jianhua,Su Chao,Lu Yun
School of Electrical and New Energy, China Three Gorges University
Abstract: Three-level and multilevel circuits have the advantages of smaller DC voltage pulsation and reduced circuit loss, and can make DC current waveform closer to sinusoidal, so a four-switch three-level PFC circuit is proposed in this paper. In this paper, four switching tubes are combined to make it have multidirectional switching function, which can not only raise the output voltage to three levels, reduce the voltage stress of switching tubes, but also provide a circuit for inductive charging. At the same time, the circuit can open up to two switches in each mode and share a pulse signal, which simplifies the control complexity in a certain sense. Finally, an experimental platform with rated power of 800 W is built to verify the correctness of the theoretical analysis.
Key words : multilevel technology;power factor modulation;doudle closed-loop control;multi-carrier modulation

引言

功率因子校正(PFC)轉(zhuǎn)換器在交流/直流電源中得到了廣泛的應(yīng)用。PFC轉(zhuǎn)換器的主要功能是將輸入電流塑造為正弦電流,以滿足嚴(yán)格的諧波準(zhǔn)則,如IEC61000-3-2限制。在這些符合條件下,整流器需要同時(shí)實(shí)現(xiàn)高功率因數(shù)(PF)和低總諧波失真(THD),以提高電網(wǎng)的功率質(zhì)量[1-3]。圖騰柱PFC能降低無功功率流動(dòng),提高電能質(zhì)量,但隨著溫升會(huì)影響元件性能,從而降低轉(zhuǎn)換效率[4-6]。文獻(xiàn)[7]提出了一種基于開關(guān)電容的三電平PFC電路,在傳統(tǒng)三電平拓?fù)渖蠈﹄娐方Y(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn),每個(gè)模態(tài)中最多只有一個(gè)開關(guān)管導(dǎo)通,使得電路損耗降低。同時(shí)隨著對多電平PFC電路的研究證明能夠提高電能質(zhì)量跟效率[8-10]。

本設(shè)計(jì)基于三電平功率因數(shù)校正電路在現(xiàn)有多電平PFC拓?fù)浠A(chǔ)上,提出了基于四開關(guān)單相三電平PFC電路。詳細(xì)分析其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、工作原理以及調(diào)制系統(tǒng)等,并對其器件損耗進(jìn)行分析計(jì)算,最后通過搭建800 W的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行驗(yàn)證。


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作者信息:

袁建華,蘇超,盧云

(三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院,湖北 宜昌 443002)


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