《電子技術(shù)應(yīng)用》
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一種低電壓應(yīng)力的三電平PFC電路研究
電子技術(shù)應(yīng)用
袁建華，蘇超，盧云
三峽大學(xué) 電氣與新能源學(xué)院
摘要： 三電平及多電平電路具有更小的直流側(cè)電壓脈動(dòng)和降低電路損耗的優(yōu)點(diǎn)，并且能使直流側(cè)電流波形更接近正弦化，因此提出一種基于四開關(guān)三電平PFC電路。利用四個(gè)開關(guān)管進(jìn)行組合，使其具有多向開關(guān)功能，不僅能將輸出電壓抬升至三電平，降低開關(guān)管電壓應(yīng)力，還能為電感充電提供回路。同時(shí)該電路在每個(gè)模態(tài)最多兩個(gè)開關(guān)管開通并共用一個(gè)脈沖信號(hào)，一定意義上簡(jiǎn)化了控制復(fù)雜度。最后，通過(guò)搭建一個(gè)額定功率為800 W的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，驗(yàn)證理論分析正確性。
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(wú)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?duì)電路結(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(duì)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(duì)其器件損耗進(jìn)行分析計(jì)算，最后通過(guò)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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