3.1 (三) 常见PFC电路和特点(1)

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评论 收藏 上传者:hi5
各位电源工程师朋友们 大家好 我是邵革良 现在我们开始进入第二讲 还是这个常见的 PFC 电路特点的第二部分 那么前面讲呢 其实我们已经讲了很多有关两电平 和三电平的内容 那么这一讲呢 会更加详细的去讲解这个内容 因为现在三电平的方案会越来越的多 用的越来越多 所以说我们会把这个它的一些特点 更加详细地让大家了解 那么讲解完这个之后 就是我们会讲解 比较一些特殊的 PFC 电路 比如说我们叫部分开关模式 在有些应用场合里面 它现在是个主流应用 那么当然后面还有一个所谓的 电压跟踪的控制 就电压跟随控制 那么这里头的一些好处是什么 我们来看这个图里面呢这一部分 我们是一个两电平的方案 我们假设我们这个 PFC 升压要把它升到 800 伏 也就是 +400 -400 或者是底下是零 上面是正 800 这个是一样道理 那么我这个单路就是单向的 PFC 我们从这个地方来来讲解 这个单相的 PFC 单相的 PFC 呢这是一个无桥的方案 那么我们假设把这个地方接地变成零 那上面就是正 800伏 那么什么时候我们为什么说它是两电平 我们这么去理解 当我这个正弦波正半轴的时候 也是上面是正下面是负的时候 我们看电流怎么走 正半周的时候呢 我们这个加电压了 那么假设电感里面有电流流 那么有电流有两种情况 一种是给他充电的时候 一种是给它放电的时候 那么我先讲是充电 充电是什么意思 就是我们把底下这个管子强制短路 开通了 开通了这个是短路了 这个短路那个电流是这样流的流进去 电压加在这个电感上流进去短路 流到这流到地上 流在地上通过这个二极管回来了 回到这个电源 所以说如果是这个地方 在短路的过程中也开通把二极管短路掉 那就是完全短路掉 那也就是说这个是短路 底下是短路 那么我们就是一个电源加在这个电感上 电压加上去 那么通过它这个短路给他充磁 这时候呢我们的这个二极管 这个场效应管都是短路的 或者 IGBT 都短路的 那么 IGBT 的两端电压是多少 是零 其实这是一个电平 电平为零 那第二个电平在哪里 它短路的时候 这肯定是关闭的 这两个是关闭的 那他两端电压是多少呢 是 800 伏 对不对 我们刚才讲了 800 伏 所以说它一个是零一个是 800 伏 他有两个电平 那相反呢如果我把上面短路底下开路呢 也是倒过来所以说场效应管上 它只有两种状态 要么是零 要么是 800伏 所以说这个时候呢我们叫 两电平就是有两个电平 刚才继续讲 就是说我先呢是短路充磁了 充磁之后呢然后把这个关闭掉 关闭掉由于电感有续流作用 所以它电流必须往上走 强行的往上走 即便这个是关闭的 那么有二极管作用 它就会把二极管强行打通 就是给这个母线上去供电 这个时候呢如果说电流脉冲的话呢 就是从给电容滤波就是给电容充电 那一部分能量呢就是往负载上去 它是这么一个过程 那么电流往这流下来之后 然后通过这个呢 再通过这个二极管 再回到了电网的负极上去 所以它形成了这么一个循环 从这儿走再下来再转回来 从这儿走再回到这个电源上 所以说这个就是我们常规的 一个 PFC 的那个 Boost 的那个过程 只不过他是一个换向开关 就是方向是这个导通的这个一直关闭 就是正弦波的这个正半波的时候 他一直是关闭的 这个一直是导通的 那么这个呢是高频的 on off 这个也是高频的 on off 实际上是这么一个 Boost 的过程 那相反反过来的时候 底下是正上面是负的时候 它是电流是怎么流的呢 这个是正 那么假设我这地方还是个换向开关 这个时候呢我把底下都关闭掉了 上面呢是开通的 一直开通总开通 就是 50Hz 的时候 等于说这个反过来半边我全开通 全导通短路上的话 那么电流呢它是从这个地方 它正电压加进去 它要往这上面走 然后相当于这么走回来 但是这种这种做法呢有我们必须要注意到 就是说我们这个管子呢 实际上它还是一个要有一个短路的过程 什么意思呢 如果我这边正的时候 它这边是短路的 然后我把这个一短路 是不是他不往那去了 它都是在这个地方 直接就把这个电感短路在这个电源上了 就是上面两个管子我全部开通 底下全部关闭这个电感就在这里头转上了 是这个意思吧 那么底下两个是关闭的 所以这边的高压 它是绝对不可能从这地方下来 也不可能从电感里面转一圈从这地方下来 所以说这个高压无关 隔离开了 也就是说这两个短路的同时短路的时候 它一定是这么的走 那么这实际上是给这个电感的充 就反过来是充磁了 就是能量储存了 那储存到够的时候呢 我们强行把这个关闭掉 把上面这个管子关闭掉 这个管子关闭掉 这个电感是必须要续流的是吧 所以它这个场效应管一关闭那个电流 它不可能从这个二极管流 这是它截止的 所以它必须从底下往上抽 底下抽它电路只有这个二极管强制被打通 强制被打通 当然为了减少损耗 这个时候一打通那一瞬间呢 把这个管子也短路掉 那这个地方就是完全短路了 完全短路掉 那就是说它电流这个是强制的 有个电流必须要往这流 跟你这边加不加电源没关 就是说它是储存能量必须要这么放 其实他就强制的从这地方拉回一个电流来 然后从这走什么呢电流往这走 往这走底下是下不去的 刚才讲的这个是长期关闭的 这是长期开通的 所以它的电流就必须从这儿走 这儿走的这个地方是关闭的 下不去所以它只能从这个电容充电 和从负载往外走 走到地上去 走到地上去这个是 这个是有二极管 这个可以这么通 但是呢更多的它不会从这通 因为这是这是正的 反过来是正的 通不上去 它从这儿走 这是通的 那么就形成这个回路了 所以我在画一下啊就是说电流呢 由于这个电感续流的作用 它是从这个地方这个中点开始 往这边流过来 走过来 再上去 再下来 再过来 再往这流 流回到这个原点形成这么一个回路 那这个回路的过程 就是给这个电容充电的过程 所以这就是 Boost 升压 所以它的升压升多少 升 800V 那么从这个电感的电压来看 在这个过程中 它短路的时候 当然还是这个 Vin 就是把这个电感短路 关闭的时候 这两端电压就是 800 伏的电压 所以说它也是一个两电平 只不过他电压很高 800V 给它加在上面 那么我们看清楚了 这个两电平的工作原理 那么把它变成三相呢 其实这个道理是一模一样 只是说它那个要注意 就是说它工作的时候 比如说我这两个 这个电压达到那个三相的峰值 比如说我从这一项的来讲 单向的峰值的时候 那这两相呢是正好是处于一个正的 那这两相呢是正好是处于一个正的 大概是 0.7% 的地方 这是 -0.7 两个是互相抵消的等等 就是说要知道它三相 把三相的波形按相位画出来 你就知道它应该是哪两个 哪个是处于长期开通和关闭 哪一个阶段 那哪个阶段的管子呢是属于高频运作 那个这个呢我们只要画出那个图形来 你就可以把这时序图就画着清清楚楚 控制它就很容易 那么不管怎么说 这两个都是升压成 800V 那同样底下也是生压成 800V 所以说呢我们把这一个中点 接到这个地方来 就接到这个这个我们的交流电接到这 假设我们看单相 220 单相的地方 那这个中点接到这 然后正半周的时候她怎么走 正了进去如果我说我这个短路 那就是这个电感 220 的电压 就是 310V 的峰值 直接我加到这个地方来 那么就是这么回路 那么就是这么回路 所以说这个电感是给它储存能量 所以能量储存到一定时候 我把这个管子关闭掉了 这个地方双向开关关闭掉不工作 不工作的时候呢它续流作用 他不会往下 这个截止的 那就往上跑了 所以这个时候呢 它就一定是往这往这跑的 就是给电容充电了 那给电容充电 然后从这个地方回来 所以说这个正半周是这么跑的 充电是这么跑 就给电容充电是往这个回路里面这么跑 那么给电感充电呢 是从这个地方直接短路着跑 所以说它工作的时候呢 就是上面这个这个管子 和这个二极管起作用 底下全部这个是关闭的 那么只不过充电时候是从左向右的电流跑 因为这边是正极的 那么先把负半周的时候呢倒过来 就是说这个地方是负电压 这地方是高电压 高电压呢它是这么走 那么充电的时候 它其实也是这个短路 只不过电流从右边向左边流了 所以说给这个充电 给这个电感充电 那么电流达到一定的大小的时候 他认为是充够的时候 能量储存够了 那么把这个管子呢关闭掉 关闭掉呢由于这个电流是往左边跑的 所以他要电感要续流 所以它必须电流往这儿走 这边没有 流不过来了 那上面是截止的不可能流 所以只能把底下的二极管强制打通了 所以说我们就会发现它电流是怎么的 从这个地方往这走 走到这儿呢往这跑了 跑到了这个地方过不去 因为关闭了嘛是吧 所以说它从电容充电的过程中 一边充电也别往这个二极管打通 所以这个过程呢就等于 Boost 升压的过程 就是把底下的电容充电 或是 400V 反过来 400V 的充电 Boost 升压 所以说正半波呢是给上面工作 负半波呢是给底下工作 所以这样交替的工作了 实际上是这么一个原理 那么我们讲的三电平是这样的 如果说我这个这个管子打通 这个短路的时候是不是电平为零 两边为零 两边为零 那么关闭的时候是不是它只有 400V 就是说有一个 400V 的电压 就是没有 1/2 的电压加上去了 然后呢这反过来时候呢它是一个 -400V 加上去了就是一个反过来的 400V 所以它有三个电平 有一个这个管子两端的 这个双向开关两端的承受电压 是有 +400V 和 -400V 和零三个电位来出现的 所以这个我们叫三电平
课程介绍 共计25课时,5小时51秒

PFC电源设计与电感设计计算


讲师

讲师: 邵革良

田村(中国)企业管理有限公司上海研发中心 所长中国电源学会专家委员会 委员中国电源学会磁技术专业委员会 委员中国电源学会磁元件技术服务专家组 副组长中国电源学会标准化委员会 委员深圳市科技专家协会 科技专家深圳市科技创新委员会 专家 20年的一线电源研发的资深经验,先后从事并主持过电机调速变频器、逆变焊机、通信一次电源系统、电力系统直流操作电源系统、CBB波音商用飞机宽带互联网机载电源系统、高效率DC/DC砖块电源、电流传感器、变频空调及光伏逆变器、新能源汽车等各种新型磁元件的众多研发项目。 拥有众多的与国际一流研发团队的合作经验,并精通于电源和磁元件产品的可靠性研发管理和实践。特别是在新能源磁元件领域,通过大量的原创性技术创新和行业应用推广,引导着世界功率磁元件的技术变革。 其中完成电源及磁技术等领域多国专利申请40余项,并已取得7项国家发明专利受权。

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