文献综述
摘要：
定频CRM Boost PFC变换器解决了传统定导通时间控制CRM Boost PFC变换器开关频率变化范围过大的问题，但其实质是以牺牲功率因数为代价，其输入电流中主要含有以三次谐波为主的奇次谐波；而定占空比DCM Boost PFC变换器输入电流主要含有与输入电压相位相差180度的三次谐波，通过将之与定频CRM Boost PFC变换器并联，并调节并联电路的有功功率配比，能完全补偿定频CRM Boost PFC变换器中的三次谐波，提高功率因数。
关键字：CRM Boost PFC变换器；VOT；DCM Boost PFC；三次谐波
一．引言
随着近几年电子技术的飞速发展，AC/DC变换器应运而生，并被广泛应用于用电设备的电源中，主要将来自公共电源的可用电能转换为隔离的直流输出电压(12～400V(DC))[1]，交流输入电源经整流和滤波后，非线性负载使得输入电流波形畸变，输入电流呈脉冲波形，含有大量的谐波分量，使得功率因数很低；另外国际上和我国制定的标准对电能质量和电网的谐波的问题都提出了明确的要求，对电网中的谐波含量进行了严格的限制[2],因此，抑制谐波产生功率因数校正（PFC）转换器已广泛用于广泛应用于现代电力电子设备装置中，以实现高功率因数PF和低谐波失真[3][4]。目前，有源PFC变换器的电路拓扑结构和控制技术已日趋成熟，其中采用Boost结构的PFC变换器根据电感电流连续与否，可分为三种工作模式，即电感电流连续模式（Continuous Current Mode，CCM）、电感电流临界连续模式（Critical Conduction Mode，CRM）、电感电流断续模式（Discontinuous Current Mode，DCM）[5][6]。CRM Boost PFC转换器具有开关零电流导通，二极管无反向恢复，相对简单的控制电路的优势，理论上的单位功率因数（PF），并且该转换器广泛用于低功率和中功率转换应用，本文将提出一种通过并联DCM Boost补偿定频CRM Boost PFC变换器中三次谐波的方法，一方面减小开关频率的变化范围，另一方面提高定频控制的功率因数。降低能源消耗，减小电源设备的体积和重量，缩小导线截面积，减弱电源设备对外辐射和传导干扰。
二．正文
单相CRM Boost PFC变换器工作在电感电流临界连续模式，其开关管为零电流开通，升压二极管无反向恢复过程，控制相对简单，理论PF值可达到１，多用在中小功率场合。但是CRM模式下开关频率受输入电压和负载的影响，变化范围很大，工频周期内开关频率的最大值和最小值之比可达几倍至十余倍，这不仅导致ＥＭＩ滤波器的设计较为复杂，更会带来开关管关断损耗和电感磁芯损耗的増加，降低变换器的整体效率，甚至在高压输入和轻负载时开关频率会异常高而影响变换器的正常工作[7]。
针对CRM Boost PFC变换器开关频率变化范围大的缺点，[8]中作者提出了一种固定开关频率控制，其实质上是向输入电流注入三次谐波等奇次谐波来补偿输入电流，从而实现定频控制以减小开关频率变化的范围，作者在文中通过与传统导通时间控制方式（COT）相比较来展现VOT控制的优势，COT方式在全输入电压范围和全负载范围山上开关频率具有较大的变换范围，工频周期内开关频率的最大值和最小值之比可达几倍至十余倍，甚至在高输入电压和轻载范围内开关频率过高而导致变换器不能正常工作，而在各种输入电压和负载条件下具有定频可变导通时间（VOT）的开关频率虽然随输入电压和负载的变化而变化，但是与COT相比，变化范围大大减小了。另外在[9]中提出了两种新的控制方法：最优三次谐波控制和定频控制。与传统控制相比，最优三次谐波通过在输入电流中注入最优量的三次谐波，有效降低了开关频率的变化范围；定频控制通过在输入电流中注入少量的三次、五次和七次谐波，实现了开关频率的恒定。这两种方法均减小了开关管的关断损耗和电感的磁芯损耗，提高了变换器的工作效率，同时有效减小了输出电压纹波，并且输入电流中的谐波均可满足IEC61000-3-2 Class D谐波标准。他们都是以牺牲PF为代价，从而实现固定开关频率，实现各种要求。然而在有的场合对谐波以及功率因数的要求较高，CRM boost PFC变换器因其软开关特性在中小功率场合应用广泛，然而其软开关过程导致输入电流THD显著增加，限制了其高频化应用。
在[10]中，作者为了改善输入电流，提出了基于数字方式的变导通时间控制（Variable On-time，VOT）的方法。目前主要包括基于传统查表（Look-up-table，LUT）的VOT控制和基于实时计算的VOT控制，但是这种方法都存在明显不足：基于传统查表（Look-up-table，LUT）的VOT控制自适应能力差，无法适用于通用输入电压与变负载场合；而基于实时计算的VOT控制计算复杂耗时，对控制器的运算性能要求很高。针对基于传统LUT的VOT控制自适应能力差的缺陷，作者通过寻找不同输入电压和负载条件下VOT曲线之间的映射规律，并根据该规律提出了一种基于LUT的自适应VOT控制，通过对唯一预置的基准VOT曲线进行实时的线性映射，即可得到通用输入电压和全负载范围内的任意VOT曲线，从而实现最优的输入电流THD；针对实时计算方式中Ton不能精确显化的问题，本文将基于合理假设推导该隐函数的近似显化表达式，缩短计算周期的同时有效减小输入电流THD；作者研究CRM boost PFC变换器的基于数字方式的VOT控制，旨在同时优化输入电流THD与功率因数配置。
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