单级功率因数校正电路的直流母线电压分析和实验研究

Iav(sw)=D2uin(t)（4）

令T为工频周期，则电路输入功率Pin可由式（5）得到

Pin=Iav(sw)uin(t)dt（5）

贴片电感器 令uin=Upsin(ωt)，把式（4）代入式（5），得到

Pin=sin2(ωt)dt（6）

而输出功率Po为

Po=（7）

式中：L2为原边励磁电感，L2=n2Lm；

fs为开关频率。

把Ip=代入上式，得到

Po=D2Ts（8）

不考虑损耗，由Pin=Po可得

dt=1（9）

通过上式，把已知条件(输出电压12V，n=7，开关频率50kHz)代入，就可以通过解方程得出直流母线电压Ub。图3为在不同条件下计算后所得到的直流母线电压图，横坐标是输入电压有效值（V），纵坐标是直流母线电压值（V）。

图3 直流母线电压变化图

3.2 输入电流PF以及THD计算

如果令α=，且Uin=Upsin(θ)，则式（4）可变为

Iav(sw)=（10）

这就是输入电流的具体表达式。如果在输入电压90V，输出电压12V，L1/L2=0.5，n=7，开模压电感关频率50kHz时，电感器生产通过式（9）得到直流母线电压为151.628V。这时α=0.382，如果令输入电压是标准正弦波，且与输入电流同相，则通过对式（10）进行傅立叶分析，可以得到输入电流功率因数PF=0.98。总谐波畸变（THD）的计算公式为

THD=×100％（11）

可得到THD=4.12％

4 实验结果

实验中，输入电压为90～250V，输出电压12V，输出功率72W，L1/L2=0.4，n=7,开关频率50kHz。图4是在输入电压90V时，本单级PFC实验的输入电压和电流波形图。图5是在该实验参数下的直流母线电压理论值与实验值的比较，实验中得到的直流母线电压值要比理论值小一点。这主要是由于没有考虑具体电路的损耗引起的，如果令Po=kPin加以调整，可以得到系数k，这个系数随着电路拓扑的不同而不同，可以根据具体情况灵活运用。

图4 电感器厂家输入电压、电流波形图

图5 理论与实际的Bus电压比较（L1/L2=0.4）

5 结语

本文通过详细的理论推导，得出了一个计算单级PFC电路的直流母线电压的具体公式，然后又通过实验验证了公式的可行性。从而为研究这种电路提供了理论工具。

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