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Buck补偿DCMFlybackPFC变换器研究
Buck补偿DCMFlybackPFC变换器研究
Abstract
随着能源消耗的增长和环保意识的增强，功率因数校正(PowerFactorCorrection，简称PFC)成为了电力电子领域的研究热点。为了提高PFC变换器的性能和可靠性，本文针对Buck补偿DCMFlybackPFC变换器进行研究，分析其工作原理和参数选择，探讨其优缺点和适用范围，并对其进行仿真验证和实验分析。研究结果表明，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器具有高精度、高效率、低成本、传导噪声小等优点，适用于中小功率PFC系统的设计与制造。
Keywords:Buck补偿DCMFlybackPFC变换器；功率因数校正；仿真验证；实验分析
Introduction
现代电力系统中，电子设备的普及和应用使得电网上普遍存在低功率因数(PowerFactor，简称PF)问题，导致电网的稳态电压下降，电网中的谐波污染等影响。为了解决这些问题并提高电力系统的效率和可靠性，PFC技术逐渐成为了电力电子领域的重要研究方向。
PFC技术是通过调节输入电容器的电压或改变电流波形来实现电流与电压之间的相位同步，进而达到提高功率因数的目的。目前，常见的PFC技术包括：Boost桥式PFC、反激式PFC、FlybackPFC等。
本文主要研究的是Buck补偿DCMFlybackPFC变换器，该变换器具有高精度、高效率、低成本等优点，适用于中小功率PFC系统的设计与制造。下面分别从其工作原理、参数选择、优缺点和适用范围、仿真验证和实验分析等方面进行探讨。
1.Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的工作原理
如图1所示，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器由一个带有Buck补偿电路的Flyback变换器和PFC控制电路组成。
图1Buck补偿DCMFlybackPFC变换器原理图
其中，Flyback变换器的工作原理包括：当MOS管Q1导通时，电流IL（即输入电压的电流）被储存在磁芯中，此时二极管D1截止，L1与C2串联的回路储能。当MOS管Q1截止时，电感L1存储的能量通过反向电压诱导二极管D1导通，使得电容C2与负载L2并联的回路中的能量转移到L2中，并且输出电压Vout的极性与输入电压Vin相反。
PFC控制电路是通过调节MOS管的导通角度来使输入电流与输入电压保持同相，即同步，进而实现功率因数校正的功能。为了实现Buck补偿功能，还需要在输入端串接一个电感Lb，具体实现方式可以采用反向电感或正向电感，其中反向电感的结构更为简单。
2.Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的参数选择
Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的关键参数包括：输入电压Vin、输出电压Vout、输出电流Iout、电感L1的值、电容C2的值、电阻Rb的值等。其中，输入电压和输出电压的选择需根据具体应用场景进行评估，电感L1和电容C2的选择需保证输出电压稳定、输出波形纹波小、线路电感和电容损耗小等要求，电阻Rb的选择需根据应用场景的要求和实际测量情况进行确定。
3.Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的优缺点和适用范围
Buck补偿DCMFlybackPFC变换器具有以下优点：
（1）系统转换效率高，功率因数高，可以有效减少电网谐波污染；
（2）系统成本低，结构简单，容易实现工程化应用；
（3）传导噪声小、抗干扰能力强，适应恶劣的工作环境。
同时，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器也存在一些缺点和限制：
（1）系统输出电压与输入电压成倒数关系，当输入电压波动较大时，输出电压的稳定性受到影响；
（2）系统的负载能力有限，适用于小功率（<200W）的PFC应用。
4.Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的仿真验证
为了验证Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的性能和可靠性，下面采用Simulink仿真软件对其进行仿真分析。
如图2所示，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的仿真模型中包括输入电压源、PWM信号生成器、反向电感Lb、电感L1、电容C2、负载和仿真观测器等组成。
图2Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的仿真模型
通过对仿真参数的设置和PWM信号的调节，可以观察到输出电压的稳定性、纹波变化、功率因数、效率等指标的变化。仿真结果表明，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器具有高精度、高效率、低成本、传导噪声小等优点。
5.Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的实验分析
为了验证Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的实际应用效果，下面对其进行实验分析。
如图3所示，Buck补偿DCMFlybackPFC变换器的实验测试平台中包括输入电压、输出负载、