单相有源PFC 新型控制策略的研究

弦电压输入时，输出功率为100 W时，输入电压与输入电流波形如图4 所示。此时，k = 9. 5，输出直流电压平均值为365 V，纹波电压峰峰值为2 V。

图4 超轻载下输入电压与输入电流的仿真波形(100 W)。

　　交流方波电压输入时，输出功率为6. 6 kW时，输入电压与输入电流波形如图5 所示。

图5 重载下输入电压与输入电流的仿真波形(6. 6 kW)。

　　3 试验验证

　　设计制作了6. 6 kW 的单相交流正弦电压输入的数字有源PFC 的功率模块，整流桥采用2 只25 A/100 C 扁型整流桥并联，功率开关采用单只80 A/100 C 的SGL160N60UF，FRD 采用单只40 A/100 C 的FFAF40U60DN，升压电感选择40 A的1. 9 mH 硅钢电感，交流吸收电容选择3. 3 F /275VAC 的无感电容，电解电容选择6 只680 F /400 VAC 的电解电容并联，核心控制器选择NEC 1 6 bit PD1 8 F 1 2 0 1 ，固定开关频率为20 kHz。

　　经过大量的硬件与软件调试，最终实现了输入交流电压150 ～ 265 V、输出直流电压平均值365 V、适合输入频率50 Hz /60 Hz 的数字PFC 功率模块，最小输入电流低于0. 5 Arms、最大输出直流电流接近40 Arms 的情况下均能获得接近1的输入功率因数，谐波电流分布符合标准IEC61000-3-2: 2000 和IEC 61000-3-12: 2005。其中，输入电压AC 220 V、输入电流有效值33. 23 A、电网频率50 Hz 时输入电压与输入电流波形如图6所示。

图6 输入电压与输入电流的实测波形。

　　4 结语

　　提出了单相有源PFC 的直接控制算法，分析了其工作原理，特征如下:无需输入电压的检测，校正效果良好、设计简单，便于数字实现;同时，能够支持更大功率输出，具有良好的应用前景。当已知输入电压、输出功率和效率的情况下，无需输出直流电压 检测。为了描述问题方便，提出了功率因数校正器的调功范围概念，同时提出了正弦交流PFC、方波交流PFC 和直流PFC 等概念。