第3章直流调压电路.ppt

1,第3章 直流调压电路,3.1 全控型电力电子器件,将直流电压变成另一固定电压或大小可调的直流电压的变换电路称为直流电压变换电路。它的基本原理是利用电力电子开关器件周期性地开通与关断，从而改变输出电压的大小，因此也称为开关型DC/DC变换电路，俗称斩波电路（Choppter）。,通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称为全控型器件。,2,3.1.1 直流电压变换电路的工作原理,图中开关S可以是各种全控型电力电子器件。Ud是恒定直流电压电源；R为负载。,通过开关S的接通和断开，将负载与电源接通继而又断开，它能将恒定输入的直流电压经过斩波后形成可调的负载电压。图3.1(b)表示出了变换电路的输出电压u的波形。,3,这样直流变换电路输出电压的平均值为：,变换电路的输出电压的平均值UAV受电路工作频率D（又称此为占空比）的控制，通过改变D的值即可改变电路的输出电压平均值。,4,欲改变电路的占空比，可以采用3种方法：,脉冲宽度调制（PWM），也称定频调宽式。保持电路频率f1/T不变，即工作周期T恒定，只改变开关电器S的导通时间ton。,频率调制（PFM），也称定宽调频式。保持开关电器S的导通时间ton不变，改变电路周期T（即改变电路的频率）,混合调制。脉冲宽度（即ton）与脉冲周期T同时改变，采取这种调制方法，输出直流平均电压UAV的可调范围较宽，但控制电路较复杂,5,3.1.2 门极可关断晶闸管(GTO),通过控制信号既可以控制其导通，又可以控制其关断的电力电子器件被称为全控型器件。,1.GTO的基本情况,门极可关断晶闸管(Gate Turn off Thyristor)简称GTO。它具有普通晶闸管的全部特性，如耐压高（工作电压可高达6000V）、电流大（电流可达6000A）、造价便宜等。,6,当在GTO的门极加正脉冲信号（极高电位，门极低电位）时，触发导通；加门极负脉冲信号（阳极低电位，门极高电位）时，GTO触发关断。在它的内部有电子和空穴两种载流子参与导电，所以它属于全控型双极型器件。它有阳极A、阴极K和门极G三个电极。,GTO导通后的管压降比较大，一般为23V。由于门极可关断，关断期间功耗较大。另外，由于导通压降较大，门极触发电流较大，所以GTO的导通功耗与门极功耗均较普通晶闸管大。,7,2.GTO的缓冲电路,可以减轻GTO在开关过程中的功耗,抑制静态电压上升率。,8,3.GTO门极驱动电路,用门极正脉冲可使GTO开通，门极负脉冲可以使其关断，这是GTO最大的优点。但要使GTO关断的门极反向电流比较大，约为阳极电流的1/5左右。尽管采用高幅值的窄脉冲可以减少关断所需的能量，但还是要采用专门的触发驱动电路。,9,4.GTO的典型应用,GTO主要用于高电压、大功率的直流变换电路即斩波电路、逆变器电路中，例如恒压恒频电源即CVCF，常用的不停电电源（UPS）等。另一类是调频调压电源即VVVF，较多用于风机，水泵、轧机、牵引等交流变频调速系统中。其方式以微型计算机控制和以脉宽调制（PWM）控制方式发展最快,图中GTO为主开关，控制GTO导通与关断即可使脉冲变压器TR次级产生瞬时高压。该电压使汽油机火花塞电极间隙产生火花。在晶体管T的基极输入脉冲电压，低电平时，T截止，电源对电容C充电，同时触发GTO。由于L和C组成LC谐振电路，C两端可产生高于电源的电压。脉冲电压为高电平时，晶体管T导通，C放电并将其电压加于GTO门极，使GTO迅速而可靠地关断。,10,3.1.3 大功率晶体管（GTR）,大功率晶体管，又可称为电力晶体管（Giant Transistor）简称GTR，通常指耗散功率（或输出功率）1W以上的晶体管。所以它的电气符号与普通晶体管相同。,GTR有以下应用特点：,具有自关断能力。,能在较高频率下工作,GTR存在二次击穿的问题，管子裕量要考虑足够一些。,11,1.GTR的基极驱动电路,GTR基极驱动电路的作用是将控制电路输出的控制信号放大到足够大，足以保证GTR可靠导通和关断的程度。基极驱动电流的各项参数直接影响GTR的开关性能。因此根据主电路的需要，GTR的基极驱动电路比普通晶体管要复杂很多,简单的双电源驱动电路。,驱动电路与GTR（T6）直接耦合，控制电路用光耦合实现电隔离，正负电源（UC2和UC3）供电。当输入端S为低电位时，T1T3导通，T4、T5截止，B点电压为负，给GTR基极提供反向基极电流，此时GTR（T6）关断。当S端为高电位时，T1T3截止，T4、T5导通，T6流过正向基极电流，此时GTR开通。,12,集成基极驱动电路。,THOMSON公司生产的UAA4002大规模集成基极驱动电路可对GTR实现较理想的基极电流优化驱动和自身保护。它采用标准的双列DIP16封装，对GTR基极正向驱动能力为0.5A，反向驱动能力为3A，也可以通过外接晶体管扩大驱动能力，不需要隔离环节。UAA4002可对被驱动的GTR实现过流保护、退饱和保护、最小导通的时间限制（ton（min）112s），最大导通的时间限制、正反向驱动电源电压监控以及自身过热保护。,13,2.GTR的保护电路,GTR保护分为过电压、过电流保护、电流变化率di/dt限制和电压变化率du/dt限制等。,GTR的过电压保护及di/dt、du/dt的限制：,在GTR关断过程中，流过负载RL的电流通过电感LS、二极管DS给电容CS充电，因为CS上电压不能突变，这就使GTR在关断过程电压缓慢上升，避免关断过程初期GTR中电流下降不多时，电压就升到最大值，同时也使电压上升率du/dt被限制。在GTR开通过程中，一方面CS经RS、LS和GTR回路放电，减小了GTR承受较大的电流上升率di/dt；另一方面负载电流经电感LS后受到了缓冲，也就避免了开通过程中GTR同时承受大电流和高电压的情形。,14,GTR的过电流保护,负载过电流或基极驱动电流不足，都会导致GTR管压降明显增加。电路检测GTR管压降并与基准值Ur比较，当管压降UCEUr时就使驱动管T截止，切除GTR的驱动信号，关断过流的GTR。Ur的大小取决于需要保护电路动作时的负载电流大小。Ur的值通常由它所对应的额定负载电流值确定。这个电路可使GTR在几个微秒之内封锁驱动电流，关断GTR。,GTR的UCE识别法,15,GTR桥臂互锁保护法,若一个桥臂上的两个GTR控制信号重叠或开关器件本身延时过长，则会造成桥臂短路。为了避免桥臂短路，可采用互锁保护法，即一个GTR关断后，另一个才导通。采用桥臂的互锁保护，不但能提高可靠性，而且可以改进系统的动态性能，提高系统的工作频率。,16,3.GTR的应用,直流传动：,D16构成一个三相桥式整流电路，获得一个稳定的直流电压。D为续流二极管，作用是在GTR关断时为直流电机提供电流，保证直流电机的电枢电流连续。通过改变GTR的基极输入脉冲的占空比来控制GTR的导通与关断时间，在直流电机上就可获得电压可调的直流电,17,电源装置：,大量使用的开关式稳压电源装置中，GRT的功能是斩波稳压。与以往的晶体管串联稳压或可控整流稳压相比，其优点是效率高，频率范围一般在音频之外，无噪声，反应快，滤波元件可大大缩小。,逆变系统：,18,3.1.4 绝缘栅双极型晶体管（IGBT）,绝缘栅双极型晶体管（Insulated Gate Bipolar Transistor）简称IGBT，既具有输入阻抗高、速度快，热稳定性好和驱动电路简单的特点，又具有通态电压低、耐压高和承受电流大等优点，因此发展迅速，备受青睐。由于它的等效结构具有晶体管模式，所以称为绝缘栅双极型晶体管。IGBT于1982年开始研制，1986年投产，是发展最快，使用最广泛的一种混合型器件。,19,IGBT是电压控制型器件，即它的导通和关断由栅极电压来控制。栅极和发射极间加以正向电压（栅极高电位，发射极低电位）时，IGBT导通，它不仅具有耐高压的特性，且导通后IGBT具有很低的通态压降，导通后，集电极输出电流IC与驱动的栅与发射极间的电压UGE基本呈线性关系，即电压UGE越高，集电极电流IC也越高；在栅极上施以负电压时，IGBT关断。,1.IGBT的栅极驱动电路,采用脉冲变压器隔离的栅极驱动电路：,20,推挽输出栅极驱动电路：,采用光耦合隔离的由T1、T2组成的推挽输出栅极驱动电路。当控制脉冲使光耦合关断时，光耦合输出低电平，使T1截止，T2导通，IGBT在DW1的反偏作用下而关断。当控制脉冲使光耦合导通时，光耦合输出高电平，T1导通，T2截止，经UCC、T1、RG产生的正向电压使IGBT开通。,21,专用集成驱动电路,EXB系列IGBT专用集成驱动模块是日本富士公司出品的，它们性能好、可靠性高、体积小，得到广泛应用。EXB850、EXB851是标准型，EXB840、EXB841是高速型，它们的内部框图如图所示。,22,集成驱动器的应用电路，它能驱动150A/600V、75A/1200V、400A/600V和300A/1200V的IGBT模块。EXB850和EXB851的驱动延迟4s，因此适用于频率高达10kHz的开关操作。EXB840和EXB841的驱动信号延迟1s，适用于高达40kHz的开关操作。使用中IGBT的栅极都接有栅极电阻RG，表3.4和3.5分别列出了EXB850和EXB840驱动电路中IGBT的栅极串联电阻RG的推荐值和电流损耗。,23,2.IGBT的保护,IGBT具有较高的输入阻抗，容易造成静电击穿，故在存放和测试时应采取防静电措施。,过电流保护：IGBT应用于电力电子系统中，对于正常过载（如电机起动、滤波电容的合闸冲击以及负载的突变等）系统能自动调节和控制，不至损坏IGBT。对于非常的短路故障要实行过流保护。,过电压保护：利用缓冲电路能对IGBT实行过电压抑制并限制过量的电压变化率du/dt。但由于IGBT的安全工作区宽，因此，改变栅极串联电阻的大小，可减弱IGBT对缓冲电路的要求。然而，由于IGBT控制峰值电流的能力强，因此在有些应用中可不用缓冲电路,过热保护：利用温度传感器检测IGBT的壳温，当超过允许温度时，主电路跳闸以实现过热保护。,24,3.IGBT功率模块,一个IGBT基本单元是由IGBT芯片和快速二极管集成而成，封装于同管壳内，组成单管模块。,25,3.2 由普通晶闸管构成的直流电压变换电路,3.2.1 电路的工作原理,当晶闸管V导通时，直流电源Ud向负载电机输送能量，变换电路的输出电压uUd，续流二极管反向偏置，负载电流i由于平波电抗器LG的作用，滞后电压Ud的变化，在电感LG足够大的情况下，其波形如图所示，即电流的变化滞后电压的变化。,26,当晶闸管V阻断时，原储存在平波电抗器LG中的能量经二极管D对负载续流，变换电路输出电压u0，负载电流i逐渐减少，但由于平波电抗电感LG足够大，所以在V阻断时电流仍然连续。第二个周期则重复前述过程。在此情况下，电动机工作于正向电动运行状态，表现出负载电压与负载电流方向相同且都为正值，所以这种电路又被称为单象限直流电压变换电路。,27,3.2.2 晶闸管的换流过程,28,3.3 单象限直流电压变换电路,电能只能从电源传送给负载的直流电压变换电路称为单象限直流电压变换电路。,3.3.1 降压直流电压变换电路,直流降压变换电路是一种输出电压的平均值低于输入直流电压的变换电路，又叫Buck型变换电路。它主要用于直流稳压电源和直流电机的调速,降压型直流变换电路的基本型式如图所示。图中开关S可以是各种全控型电力器件。D为续流二极管，其开关速度应和S同等级，常用快恢复二极管。L、C为滤波电感和电容，组成低通滤波器，R为负载。为了简化分析，,29,3.3.1 降压直流电压变换电路,30,电路输出的平均电压U0：,由于D值在0之间变化，因此输出电压的平均值总是小于输入电压Ud，称此为降压直流变换电路。,输出电流I0与输入电流Id的关系为：,维持电流临界连续的电感值L0为：,电流连续时的输出电压绞波为：,31,3.3.2 升压直流电压变换电路,输出电压的平均值高于输入电压的变换电路称为升压变换电路，又叫Boost电路。它可用于直流稳压电源和直流电机的再生制动。,升压型直流变换电路的基本形式如图所示。图中S为全控型电力器件组成的开关，D是快恢复二极管。,输出电压U0为：,式中占空比Dton/T，当D0时，U0Ud，但D不能为零，因此在D的变化范围内，输出电压总是大于或等于输入电压。,32,33,电流临界连续时的电感值为：,电压绞波的峰值变化量为：,Boost直流变换电路的效率很高，一般可达92以上。,34,3.3.3 库克直流电压变换电路,库克（Cuk）电路属升降压型直流电压变换电路，即输出电压的平均值既能高于输出电压又能低于输入电压。电路形式如图所示。图中L1和L2为储能电感，D是快恢复续流二极管，C1是传送能量的耦合电容，C2为滤波电容。这种电路的特点是，输出电压极性与输入电压相反，输出端电流的交流绞波小，输出直流电压平稳，降低了对外部滤波器的要求。,35,在整个周期电容C1从输入端向输出端传递能量，只要L1、L2和C1足够大，则可保证输入、输出电流是平稳,输出电压U0为：,36,3.4 二象限直流电压变换电路,全桥型直流电压变换电路。它即可以实现电源向负载传送电能，又可以实现负载向电源传送电能，所以又可称之为二象限直流电压变换电路。对于同一个全桥式直流电压变换主电路，只要改变对开关元件的控制方式，电路的功能就不同。,图中开关元件S1、S2、S3、S4两端分别反并联开关二极管D1、D2、D3、D4，L、R是电感性负载。Ud为幅值不变的直流输入电压，u0为幅值和极性均可变化的输出直流电压。输出电压的极性是与输入电压相比，可以反相也可以同相。电路的控制方式也各不相同，根据输出电压波形的极性特点，可以分成双极性PWM控制方式和单极性的PWM控制方式。,37,3.4.1 双极性电压开关PWM控制方式,在双极性电压PWM控制方式中，开关S1、S4、和S2、S3分为两组，各组都具有相同的驱动脉冲，在理想条件下，同一桥臂上的开关（S1、S3、和S2、S4）互补导通。即S1、S4导通时，S2、S3关断；S2、S3导通时，S1、S4关断。在控制电路中产生一个控制电压uc和一个三角波电压utri，控制电压uc与三角波电压utri比较就可产生两组开关的PWM驱动信号，波形如所示,38,当控制电压大于三角波电压即uCutri时，S1和S4导通，S2和S3关断，输出电压uo与电源电压Ud相等并且极性相同，即uoUd；当控制电压小于三角波电压即uCutri时，开关S1和S4关断，S2、S3导通，输出电压与输入电压极性相反，但大小相等，即uoUd。,39,在输出电压uo0期间，电源为负载提供电能，电感L开始储能，负载电流io线性增加，io的实际方向从电源流向负载，io0，所以电路工作在第一象限。,当uo0时，由于电感L要产生电动势阻止电流io的变化，io不能突变，只能线性减小，在电感释放电能未结束之前，io的方向是不改变的，即io0，此时电路电压uo0，所以此时电路工作在二象限，负载将电能送回给电源。,如果电感L足够大，或uo0的时间较短，则电感L上的能量在uo0的整个期间是不会释放完全的，期间保持io0，波形如图(b)所示。可以看出，在一个周期T内，负载电流的平均值Io0。,40,uo是以Ud为幅值的方波。因此，输出电压的平均值为：,可得第一组开关的占空比为：,在这种控制方式中，输出电压的平均值U0随控制信号uC线性变化。,值得注意的是，这种电路的平均输出电流I0可正可负。在I00时，直流电源向负载端传送能量；在I00时，输出负载端向电源端传输能量。,41,3.4.2 单极性电压开关PWM控制方式,全桥型DC/DC变换电路，如果改变控制方式，使输出电压的平均值具有单极性，其控制方法被称为单极性电压开关PWM控制。,如果控制信号使开关S1和S2同时接通，或者S3和S4同时接通，则不管输出电流io的方向如何，输出电压uo始终为零。利用这一特点，由三角波形电压utri与控制电压uC和uC作比较，以确定桥臂S1、S3和S2、S4的驱动信号。,42,平均输出电压U0的表达式,在单极性电压开关PWM控制方式中，输出电压平的均值U0随控制电压uC线性变化。不管输出电流Io0或Io0，Uo始终为正值。,注意，在单极、双极性电压开关控制两种方法中，若开关频率相同，则单极性控制方法中输出电压的谐波频率是双极性控制方式开关频率的两倍。因此其频率响应好，交流绞波幅值小。,43,3.5 直流电压调节的应用,3.5.1 直流调压电路的控制,直流调压的关键是D值的调节，在实际应用中一般都用特定的集成脉宽调制器来实现PWM调节。,1.TL494集成脉宽调制器,TL494是美国德州仪器公司生产的电压驱动型脉宽调制器。是典型的固定频率脉宽调制控制集成电路。TL494是有16引脚双列直插式塑料封装集成芯片。它的工作频率可达为1300kHz，输出电压达40V，输出电流为200mA。广泛应用于1000W以下的大功率开关电源中，它既可以驱动150W以下的单端式开关电源，也可以驱动3001000W的桥式和半桥式电路其管脚排列为双列16脚。其内部结构示意及外形管脚排列如图所示。,44,TL494有两种输出方式，分别为双端推挽输出或单端输出方式。双端推挽输出方式时，分别在8脚、11脚输出两路互差1800的驱动脉冲，而在单端方式时，在这两个管脚输出两路同相驱动脉冲。,TL494的振荡频率：,外部信号作为控制信号可接入的管脚有4脚、1脚、2脚、15脚、16脚和3脚。,在管脚4上接入0V3.3V之间的电压，可增加输出脉冲死区时间。即在输出两路脉冲时，同时为低电平的时间，使其不超过180度，这样可以保护电路中的开关器件，不会因同时导通而引起的短路故障。,45,将控制电压接在管脚1（或管脚2），实际上就是接在了TL49内部的1#误差放大器的正向输入端（反向输入），内部的PWM比较器根据1#误差放大器输出的调节信号(也可将控制信号直接输入管脚3)与内部锯齿波比较在输出形成相应的PWM脉冲波，因此可以通过调节控制电压的值来调节输出脉冲的宽度。,此电压的调节范围一般为0V10V，当此电压等于0V时，输出脉冲宽度为零，即TL494输出电压为零；增加此电压，可使脉冲宽度增大；减小此电压可使输出脉冲宽度减小，此时1#误差放大器就作为电压控制使用，通过输入不同的电压值从而调节输出不同占空比的PWM波形输出。,46,当来自保护电路的电压信号接于2#误差放大器的反相输入端管脚16，基准电压VREF接于同相输入端15脚。当保护电路工作正常时，其输出电压小于基准电压，2#误差放大器的输出为高电平；当保护电路不正常，将输出一个高于基准电压的电压信号，则2#误差放大器输出一个低电平，即管脚3为低电平，导致TL494输出脉宽等于零。,对于一些较为简单电路的控制，也可以不用这个保护环节，则将管脚15、16接地即可。,47,表3.8：TL494管脚说明,48,TL494单端输出的典型接线如图,这是一个开环控制的接线方式。如果是在闭环反馈控制中，输入端2脚一般接控制电路的给定电压，而将从主电路检测到的反馈电压接于输入端的1脚，15、16脚也应如图3.34所示一样接于主电路来的保护电压端。,如果是小功率的直流调压电路，TL494的输出脚可如图所示直接接于IGBT的基极和发射极，但如果是大功率电路，则还应将输出先接于IGBT的专用集成驱动EXB85（84）系列的集成块后，再接在主电路的开关元件IGBT上。,49,2.直流调压电路,单相桥式整流电路和滤波电路将单相交流电换成直流电，图中的IGBT为电路的开关器件，通过控制它的接通、断开时间即可控制输出电压的幅值。,50,3.5.2 电力传动中的应用,调速大致有两种方案：其一是用可控整流电路（如晶闸管整流电路）得到可以调节的直流电压供给电动机；另一种则是先用不可控整流电路对交流电进行整流，输出不可调的直流电压，然后通过直流斩波器即直流调压进行直流调压的调节重而调节电机的传速。,1降压型转换电路供电的直流电力拖动,51,图3.37(a)中电子开关S、续流二极管D、电感L组成降压型电路，图3.33(a)中没有滤波电容C，这是因为，电动机两端的电压Uo基本上等于电动机的旋转电动势E，而旋转电动势正比于电动机的转速，电动机的转子部分有很大的惯性，机械时间常数调压电路中电子开关S的工作周期要大得多，在若干个斩波周期中转速不会产生明显的变化，所以转子的惯性本身就有良好的滤波作用，不必再加滤波电容。电感周围的虚线框的意思是电动机的转子本身就有很大的电感，实际电路中是不是再外接电感要根据具体需要而定。,电路的输出电压Uo应满足：,电动机的转子电流Io为,52,2由降压型和升压型转换电路组合供电的直流电力拖动,用一个降压型转换电路（Buck）和一个升压型转换电路（Boost）组合起来，共同驱动一台直流电动机，可以做到既能在电动状态为电动机调速，又能为电动机施加制动力矩，并且可以将制动能量回馈到电源，电路的原理图如图所示,电路中有两个电力电子开关S1、S2和两个续流二极管D1、D2。其中S1、D2、电感L、直流电源和负载组成降压型转换电路；S2、D1、电感L、直流电源和负载组成升压型转换电路。,电动机的端电压与电源电压之间的关系为：,53,3.升压型转换电路在串级调速中的应用,串级调速是将绕线式交流异步电动机的三相转子电流通过汇流环引出，作为电源进入三相不可控整流电路进行整流，整流器的输出端与晶闸管有源逆变电路的直流侧相连接，作为有源逆变的直流电源。逆变后得到的交流电经变压器耦合又回送到电网，既达到了调速的目的，又充分利用了电能。,在电动机转速较低时，整流器输出直流电压也降低。因为它的降低，要想不影响逆变电路的工作，就必须增大逆变角。逆变角越大，逆变电路交流侧的功率因数就越低。如果在整流器的输出和逆变器的直流输入端之间加入一个升压型斩波器，可以提高功率因数，电路如图所示。,54,升压型斩波器由电子开关S、二极管D和电感L构成，将不可控整流器的输出电压进行升压，然后送至晶闸管逆变电路的直流侧。调节电子开关的占空比，可以在整流电路输出不同电压的情况下使逆变器得到相对稳定的直流电压，使逆变器的逆变角保持较小的数值，从而达到提高功率因数的目的。,55,3.5.3 有源功率因数校正器,1.有源电力滤波器和有源功率因数校正,对于消除电力系统的谐波，有无源技术和有源技术两种办法。,无源技术，是接入L、C网络，只能对某些特定的谐波进行抑制和基波移相补偿。这种方法最早是用于电力系统，但体积和质量都很大。随着电力电子技术的发展，对上述问题提出了两种对策：一种是在电网的公用负载端并接一个专用的功率变换器，对无功及谐波电流进行补偿，这就是有源滤波器（Active Filter），如图所示。它能将电网电流补偿成为与电网电压同相的正弦电流。,56,另一种是在负载即电力电子装置本身的整流器和滤波电容之间增加一个功率变换电路，这就是有源功率因数校正（Active Power Factor Correction，简称APFC）电路。它能将整流器的输入电流校正成为与电网电压同相位的正弦波，消除了谐波和无功电流，因而将电网功率因数提高到近似为1，如图所示。,2.畸变电流的产生与APFC的基本原理,传统的整流滤波电路，整流二极管只有在输入电压uI大于负载电压uo时才导通，也就是说只有在电容C充电期间才有电网的输入电流iI。该电流为峰值很高的脉冲电流。由于输入电流波形畸变导致功率因数下降，并产生高次谐波分量，污染电网。,57,APFC技术的基本思想是将输入交流电进行全波整流，在整流电路与滤波电容之间加入DC/DC变换，通过适当控制使输入电流的波形自动跟随输入电压的波形，即使整流器的输出电流跟随它输出的直流脉动电压波形，且要保持贮能电容电压稳定，从而实现稳压输出和单位功率因输入。,是一种开关电源，但它与传统的开关电源的区别在于：DC/DC变换之前没有滤波电容，电压是全波整流器输出的半波正弦脉动电压，而不象开关电源那样是方波，这个正弦半波脉动直流电压和整流器的输出电流与输出的负载电压都受到实时的检测与监控，其控制的结果是达到全波整流器的输入功率因数近似为1,58,3.有源功率因数校正的电路结构,APFC的电路结构有双级式和单级式，如图3.44所示。双级式电路是Boost Converter和DC/DC变换器级联而成，中间直流母线电压一般都稳定在400V直流电压，前级的Boost电路实现功率因数校正，后级的DC/DC变换器实现隔离和降压。其优点是每级电路可单独分析、设计和控制，特别适合作为分布式电源系统的前置级。单级式APFC电路集功率因数校正和输出隔离、电压稳定于一体，结构简单，效率高，但分析和控制复杂，适用于单一集中式电源系统。,59,4.有源功率因数校正的控制,有源功率因数校正（BoostAPFC）技术的思路，主要是控制已整流后的电流，使之在对滤波大电容充电之前，能与整流后的电压波形相同，从而避免电流脉冲的形成，达到改善功率因数的目的。,主电路是一个全波整流器，实现AC/DC的变换，电压波形不会失真；在滤波电容C之前是一个Boost变换器，实现升压式DC/DC变换。,60,从控制回路来看，它是由一个电压外环和一个电流内环所构成。在工作过程中，升压电感L1中的电流受到连续的监控和调节，使之能跟随整流后正弦半波电压波形。,61,根据升压直流转换器的工作原理可知，升压电感L1中的电流有连续工作模式和断续工作模式，因此，可以得到电流环中的PWM信号即开关T的驱动信号有两种产生的方式，一种是电感电流临界连续的控制方式；另一种是电感电流连续的控制方式。,5.APFC技术的应用,