升壓ZVT-PWM轉(zhuǎn)換器在單項(xiàng)功率因數(shù)校正中的應(yīng)用

(2)

　　3. t2-t3：這一期間開始時(shí)，主開關(guān)QMAIN的漏極電壓降到零，其體內(nèi)二極管開通。流過體二極管的電流由ZVT電感提供。由于電感兩端的電壓為零，因此，二極管處于續(xù)流狀態(tài)。而與此同時(shí)，主開關(guān)管實(shí)現(xiàn)了零電壓導(dǎo)通。

　　4. t3-t4：在t3時(shí)刻，控制電路感應(yīng)到主開關(guān)管QMAIN的漏極電壓降為零時(shí)，開通主開關(guān)管QMAIN，同時(shí)關(guān)斷輔助開關(guān)管QZVT。在輔助開關(guān)管QZVT關(guān)斷后，Lr中的能量通過二極管D2向負(fù)載傳輸。

　　5. t4-t5：在t4 時(shí)刻，D2中的電流下降到零，此時(shí)電路的工作狀態(tài)與普通的升壓轉(zhuǎn)換器相同。而實(shí)際中，Lr將與輔助開關(guān)管QZVT的結(jié)電容COSS發(fā)生諧振，使二極管D1陽極電壓為負(fù)。

　　6. t5-t6：這個(gè)階段電路的工作過程和普通 升壓轉(zhuǎn)換幾乎完全一致，主開關(guān)管QMAIN關(guān)斷，其漏-源結(jié)電容被充至VO，主二極管D1開始向負(fù)載供電。由于一開始結(jié)電容使漏極電壓為零，因此，主開關(guān)管QMAIN的關(guān)斷損耗大大降低。

　　7. t6-t0：這個(gè)階段處于續(xù)流狀態(tài)，二極管D1導(dǎo)通，電路通過電感L為負(fù)載提供能量。

　　實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　電路參數(shù)設(shè)計(jì)

　　設(shè)計(jì)指標(biāo)：單相交流輸入220V，上下波動15%，輸出功率為2000W，效率為90%，輸出電壓為380V，轉(zhuǎn)換器工作頻率為100kHz。

　　仿真結(jié)果

　　在計(jì)算機(jī)仿真軟件Matlab的Simulink中建立仿真模型進(jìn)行仿真。仿真參數(shù)：Vin=220V;L=200mH;fk=100kHz;Lr=4.7mH;Cr=470pF。仿真結(jié)果如圖3所示。

圖3 輸入電壓/電流仿真圖

　　從圖3可以看出，輸入電流較好地跟蹤了輸入電壓，達(dá)到了功率因數(shù)校正的目的。

　　實(shí)驗(yàn)分析

　　搭好主電路和控制電路，調(diào)試后用示波器觀察波形，圖4為輸入交流電壓/電流實(shí)驗(yàn)波形圖。由圖可見，輸入交流電流與輸入交流電壓相位相同，輸入電流波形為正弦波，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高功率因數(shù)。電壓由于功率管的開關(guān)及分布參數(shù)的影響還存在一些毛刺，可以通過使用共模電感加以抑制。

圖4 交流輸入電壓和電流波形

　　結(jié)語

　　綜上所述，在單相功率因數(shù)校正電路中采用升壓ZVT-PWM 轉(zhuǎn)換器，可以實(shí)現(xiàn)軟開關(guān)PFC。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該電路很好地達(dá)到了功率因數(shù)校正的目的，而且減少了開關(guān)管的損耗，抑制了電磁干擾并提高了系統(tǒng)的效率。