1CCM二次型BoostPFC变换器

1.1工作原理

二次型BoostPFC变换器的主电路如图1所示的四阶电路，图中：L1为输入电感；L2为储能电感；C1、C2为电容；S为开关管；D1、D2、D3为二极管。

为简化分析，做如下假设：

1）所有的开关管、二极管、电感和电容均为理想元件。

2）f、fline分别为变换器的开关频率和电网频率，f>>fline，T1/f为变换器的开关周期，在一个开关周期内，输入电压保持不变。

3）储能电容C2足够大，在一个开关周期内输出电压保持不变。

在一个开关周期内，d为开关导通时间占空比，d1、d2分别为电感L1、L2的放电时间占空比。当二次型BoostPFC变换器的电感L1、L2均工作在CCM模式时，即CCM-CCM二次型BoostPFC变换器，在一个开关周期内其等效电路如图2(a)、(b)所示，此时d11d、d21d；当CCM二次型BoostPFC变换器的电感L1工作在CCM模式、电感L2工作在DCM模式时，即CCM-DCM二次型BoostPFC变换器，在一个开关周期内其等效电路如图2(a)、(b)和(c)所示，此时dΔ11d、d2<1d。

二次型BoostPFC变换器的工作波形如图3所示，其中Q为开关管S的驱动脉冲。

交流输入电压经整流后的输入电压uin为

式中：UM为输入电压幅值；Uin为输入电压有效值；为输入电压角频率。

利用时间平均等效原理[22]对二次型Boost变换器进行直流稳态分析，可得CCM-CCM二次型Boost变换器电压传输比M为

CCM-DCM二次型Boost变换器电压传输比M与各变量之间的关系为

1.2控制器设计

CCM二次型BoostPFC变换器的控制器框图如图4所示：参考电压Uref减去输出电压uo得到误差电压ue，电压控制环(PI控制器)的输出u与输入电压uin相乘后得到参考电流iref，iref减去电感电流iL1后经过PI控制器与开关管S的载波进行比较，得到驱动开关管S的控制脉冲Q。因此，CCM二次型BoostPFC变换器的控制器包含了电压外环和电流内环两个控制环路，电压外环稳定输出电压，电流内环保持输入电流跟踪输入电压波形与相位，实现单位功率因数。由图4可以看出，CCM二次型BoostPFC变换器虽然存在两个电感，但电流内环仅需要控制输入电感电流iL1跟踪输入电压的波形与相位，实现单位功率因数，电感L2工作于CCM或DCM模式由电感值大小来决定。因此，CCM二次型BoostPFC变换器的控制器结构与传统CCMBoostPFC变换器相同，没有增加控制器的复杂性。

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