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3. t2-t3:这一期间开始时,主开关QMAIN的漏极电压降到零,其体内二极管开通。流过体二极管的电流由ZVT电感提供。由于电感两端的电压为零,因此,二极管处于续流状态。而与此同时,主开关管实现了零电压导通。
4. t3-t4:在t3时刻,控制电路感应到主开关管QMAIN的漏极电压降为零时,开通主开关管QMAIN,同时关断辅助开关管QZVT。在辅助开关管QZVT关断后,Lr中的能量通过二极管D2向负载传输。
5. t4-t5:在t4 时刻,D2中的电流下降到零,此时电路的工作状态与普通的升压转换器相同。而实际中,Lr将与辅助开关管QZVT的结电容COSS发生谐振,使二极管D1阳极电压为负。
6. t5-t6:这个阶段电路的工作过程和普通 升压转换几乎完全一致,主开关管QMAIN关断,其漏-源结电容被充至VO,主二极管D1开始向负载供电。由于一开始结电容使漏极电压为零,因此,主开关管QMAIN的关断损耗大大降低。
7. t6-t0:这个阶段处于续流状态,二极管D1导通,电路通过电感L为负载提供能量。
实验结果
电路参数设计
设计指标:单相交流输入220V,上下波动15%,输出功率为2000W,效率为90%,输出电压为380V,转换器工作频率为100kHz。
仿真结果
在计算机仿真软件Matlab的Simulink中建立仿真模型进行仿真。仿真参数:Vin=220V;L=200mH;fk=100kHz;Lr=4.7mH;Cr=470pF。仿真结果如图3所示。
图3 输入电压/电流仿真图
从图3可以看出,输入电流较好地跟踪了输入电压,达到了功率因数校正的目的。
实验分析
搭好主电路和控制电路,调试后用示波器观察波形,图4为输入交流电压/电流实验波形图。由图可见,输入交流电流与输入交流电压相位相同,输入电流波形为正弦波,实现了系统的高功率因数。电压由于功率管的开关及分布参数的影响还存在一些毛刺,可以通过使用共模电感加以抑制。
图4 交流输入电压和电流波形
结语
综上所述,在单相功率因数校正电路中采用升压ZVT-PWM 转换器,可以实现软开关PFC。实验结果表明,该电路很好地达到了功率因数校正的目的,而且减少了开关管的损耗,抑制了电磁干扰并提高了系统的效率。