應用DCVM模式工作的Cuk變換器于功率因數(shù)校正
所以開關網(wǎng)絡輸入端口的等效電路如圖5(a)所示。由圖5(a)可以看出,由于輸入端口等效為一電阻Re(D),所以變換器具有輸入電流波形自動跟蹤輸入電壓波形的能力,從而達到了功率因數(shù)校正的目的。
由式(4)、式(5)可得:=(8)式中表示在一個開關周期內(nèi)開關網(wǎng)絡所處理的平均功率。由式(8)可以看出,與變換器的負載特性無關,也就是說,開關網(wǎng)絡的輸出端呈現(xiàn)出電源的特性,所以開關網(wǎng)絡輸出端的等效電路用一受控電源表示,如圖5(b)所示。由圖5(a)、(b)得到開關網(wǎng)絡的“無損電阻模型”,如圖5(c)所示。最后,用開關網(wǎng)絡的“無損電阻模型”代替圖1中的開關網(wǎng)絡,得到工作于DCVM模式的Cuk變換器大信號交流等效模型,如圖6所示。另外,根據(jù)變換器的大信號等效模型,經(jīng)小信號線性化處理,可以得到其交流小信號模型,從而為整個系統(tǒng)的設計提供依據(jù),限于篇幅,在此略去。
將圖6中所示的各平均值用它們的穩(wěn)態(tài)值代替,并讓圖中的電感短路,電容開路,從而得到工作于DCVM模式的Cuk變換器的直流模型,如圖7所示。
由圖7可得,輸入功率Pin為:
Pin=Vin2/Re(D)=2CVin2/(1-D)2TS(9)
輸出功率PO為:
PO=VO2/RL(10)
假設變換器的效率為100%,即Pin=PO,于是可得變換器的變比M為:M=(11)
式中:fs為變換器的開關頻率。
同樣,由圖7可以得到:IL1=(12.a)IL2=(12.b)
工作于DCVM模式的CukDC/DC變換器用于單相功率因數(shù)校正的電路圖如圖8所示,圖中加了濾波電感Lf和濾波電容Cf,用于濾除少量開關紋波。由圖8可得,Cuk變換器的輸入電壓為:
vin=VL|sinωLt|(13)
式中:VL和ωL分別為輸入電壓的幅值和角頻率。
設Ein為半個輸入電壓周期(TL/2)中流入變換器的能量,則有:Ein=VinIL1dt(14)
由式(12)、式(13)、式(14)可得:
圖5Cuk變換器的開關網(wǎng)絡
(a)輸入端等效電路(b)輸出端等效電路(c)無損電阻模型
圖6變換器大信號交流等效模型
圖7變換器的直流模型
圖8工作于DCVM的Cuk功率因數(shù)校正電路
評論