1、APFC的发展趋势2013.11.29,APFC的发展,20世纪80年代，APFC技术应运而生。由于工作在高频开关状态下，APFC技术具有小体积、重量轻、效率高、功率因数可接近1的优点。这是APFC发展的初级阶段。20世纪90年代以来，相继提出了一些新的拓扑结构、软开关技术和新的控制方法等。经过这一发展阶段，APFC技术取得了长足发展，APFC技术已经基本趋于成熟，得到了广发应用。同时，三相PFC技术也逐渐得到了人们的关注，并且被广泛研究，但由于三相APFC电路工作原理复杂，控制技术难度大，目前还不是很成熟。,APFC技术研究热点问题,1、新型拓扑结构的提出，主要目的是提高转换效率或者达到简化
2、电路结构的目的。如无桥PFC2、把DC/DC变换器中的新技术应用于APFC电路中。例如：软开关技术、交错技术等3、基于已有拓扑结构的新控制方法，以及新拓扑的特殊控制方法的研究。引入了预测控制、单周期控制、空间矢量控制、滑模变结构控制以及模糊控制等。4、数字控制技术的研究。数字技术可以实现一些先进的、复杂的、模拟电路不容易实现的控制方法。进而克服模拟器件老化或者温漂引起控制性能变差等问题。,拓扑结构,PFC基本的拓扑结构主要有buck、boost、buck-boost、flyback等（在第一次汇报中已经讲过）但是由于boost拓扑结构，控制简单、效率高、电流波形失真小等众多优点，使得其得到了十
3、分广泛的应用。,拓扑结构,新型拓扑的提出：无桥boost PFC随着功率等级的提高和电流的增大，整流桥中的损耗将占整个变换器损耗的很大一部分。针对这一问题，1983年Rockwell自动化公司率先提出了无桥boost PFC拓扑结构。,可以看出，传统的boost PFC电路中，每个工作时刻有三个半导体器件工作。而无桥boost PFC电路中，每个工作时刻只有两个半导体器件工作。,由于Rockwell提出无桥boost PFC时候，二极管的反向恢复时间还是比较慢的，当时半导体制造技术也限制了这种电路的性能。随着半导体技术的发展以及对无桥拓扑结构和控制策略的深入研究，无桥boost PFC 应用到
4、电源、家用电器等逐渐成为了可能。但是，无桥PFC也有它的缺点： 1、EMI难处理 2、电流采样复杂,把DC/DC变换器中的新技术应用于APFC电路中,交错技术在PFC中的应用交错并联boost PFC*常用的控制策略主要有电流控制（峰值电流、平均电流、滞环电流）、电压控制（恒频控制、变频控制） 此部分在前面汇报的时候讲过。* boost PFC工作模式分为电感电流连续工作模式（CCM）和电感电流断续工作模式（DCM）。CCM 下的Boost PFC 电路具有导通损耗小，输入电流纹波小等优点，但是电感电流连续状态下输出整流二极管会产生很高的反向恢复损耗；DCM 下的Boost PFC 电路开关损
5、耗小，输出整流二极管不会产生反向恢复损耗，但输入电流的纹波很大，前级EMI 滤波器的设计尺寸也增大，这增加了电路的体积和成本，同时因为流过开关管的电流较大，开关具有很高的通态损耗，降低了PFC 电路的效率。针对以上不足，采用两个工作在DCM 下的Boost PFC 电路交错并联运行。,虽然单个Boost 变换器的电感电流iL1和iL2是断续的，但PFC 电路的输入电流iin变成了连续的，故其输入电流纹波减小，频率提高了两倍，降低了输入电流的高频谐波含量，减小了前级EMI滤波器的尺寸，进而提高了PFC 变换器的功率等级。（五代机用此拓扑结构）,新的控制方法,单周期控制：输入信号频率远小于开关频率
6、。当调制开关占空比使得每个周期开关输出端斩波波形的积分值恰好等于控制信号的积分值，即：那么每个周期开关输出端斩波波形平均值恰好等于控制信号平均值，即：因此，在一个周期内，输出信号能够及时被控制,*单周期控制技术是一种不需要乘法器的新颖控制方法。它取消了传统控制方法中的乘法器，使整个控制电路的复杂程度降低，是一种很有发展前景的控制方法。*单周期控制是一种非线性控制，它能在一个周期内自动消除稳态、瞬态误差，前一周期的误差不会带到下一个周期。因此具有动态响应快、开关频率恒定、鲁棒性好和易于实现的特点。*市场上有IR1150等单周期PFC芯片，相对UC3854，外围电路简单许多，而且实现PFC效果和U
7、C3854一样好。可以在市场上做成3854替代品。单周期控制也有它的缺点：在中、大功率时候，容易出现基波相移的问题,数字控制技术,数字控制技术可以实现一些先进的，但又比较复杂的控制方法（这些方法用模拟电路是不能或者不容易实现的），如模糊控制，滑模变结构控制，SVPWM控制等，进而希望克服模拟器件老化或者温度漂移等引起的控制性能变差等模拟控制电路存在的一些问题。,三相APFC技术,与单项APFC技术相比，三相APFC电路输入功率更高，一般功率可以达到几十千瓦以上。虽然单相输入功率包含两倍工频交流分量，但是在三相平衡装置中，三相输入功率脉动部分总和为零，并且输入功率是一个恒定值。由于结构简单、成本低、控制方便，具有良好的应用前景。三相PFC电路的缺点是存在三相耦合的问题。,总结：1、成本低、效率高、结构简单、容易实现，并且具有高响应速度、低输出电压纹波的高功率因数变换器是我们追求的最终目标。2、PFC传统的控制方法在现阶段应用依然十分广泛，随着技术的进步，会逐渐向数字控制和三相PFC的方向发展。,
