單級功率因數(shù)校正電路的直流母線電壓分析和實驗研究

Po=（7）

式中：L2為原邊勵磁電感，L2=n2Lm；

fs為開關(guān)頻率。

把Ip=代入上式，得到

Po=D2Ts（8）

不考慮損耗，由Pin=Po可得

dt=1（9）

通過上式，把已知條件(輸出電壓12V，n=7，開關(guān)頻率50kHz)代入，就可以通過解方程得出直流母線電壓Ub。圖3為在不同條件下計算后所得到的直流母線電壓圖，橫坐標(biāo)是輸入電壓有效值（V），縱坐標(biāo)是直流母線電壓值（V）。

圖3 直流母線電壓變化圖

3.2 輸入電流PF以及THD計算

如果令α=，且Uin=Upsin(θ)，則式（4）可變?yōu)?p> Iav(sw)=（10）

這就是輸入電流的具體表達式。如果在輸入電壓90V，輸出電壓12V，L1/L2=0.5，n=7，開關(guān)頻率50kHz時，通過式（9）得到直流母線電壓為151.628V。這時α=0.382，如果令輸入電壓是標(biāo)準(zhǔn)正弦波，且與輸入電流同相，則通過對式（10）進行傅立葉分析，可以得到輸入電流功率因數(shù)PF=0.98。總諧波畸變（THD）的計算公式為

THD=×100％（11）

可得到THD=4.12％

4 實驗結(jié)果

實驗中，輸入電壓為90～250V，輸出電壓12V，輸出功率72W，L1/L2=0.4，n=7,開關(guān)頻率50kHz。圖4是在輸入電壓90V時，本單級PFC實驗的輸入電壓和電流波形圖。圖5是在該實驗參數(shù)下的直流母線電壓理論值與實驗值的比較，實驗中得到的直流母線電壓值要比理論值小一點。這主要是由于沒有考慮具體電路的損耗引起的，如果令Po=kPin加以調(diào)整，可以得到系數(shù)k，這個系數(shù)隨著電路拓撲的不同而不同，可以根據(jù)具體情況靈活運用。

圖4 輸入電壓、電流波形圖

圖5 理論與實際的Bus電壓比較（L1/L2=0.4）

5 結(jié)語

本文通過詳細的理論推導(dǎo)，得出了一個計算單級PFC電路的直流母線電壓的具體公式，然后又通過實驗驗證了公式的可行性。從而為研究這種電路提供了理論工具。