三单体组合电流型全桥单级PFC及其磁件集成方法与设计理论研究

针对面向中大功率领域应用的电流型全桥单级PFC变换器存在的桥臂电压尖峰大以及起动与磁复位过程中过压、过流严重的问题，提出适合进行磁件集成的电压尖峰无源无损缓冲方法以及反激式起动与磁复位方式，并实现单相PFC电路内部磁件的集成。根据大功率领域单级PFC技术的要求，利用所研究的三个单相PFC电路单体进行适当的并联组合，获得一种工作在CCM模式、可实现三相输入解耦的适合大功率领域应用的三相单级PFC技术。在有利于三单体并联工作的前提下，通过对三单体间磁件集成方法的研究，使并联后的三相单级PFC电路进一步完成在磁路上的组合，实现三单体间同功能电路及辅助环节的公用，省去三单体间的并联控制环节。.项目研究成果，可满足大功率领域AC/DC变换器提高网侧功率因数与抑制谐波的技术要求，为单级PFC技术在大功率领域应用奠定基础。

本项目对电流型全桥单级PFC变换器及其无源辅助环节的相关问题进行了较为细致的研究，主要获得以下几方面的研究进展。.(1) 针对单相电流型全桥单级PFC变换器特有的变压器偏磁问题，提出1种基于死区调节的偏磁抑制策略，该策略具有不增加主电路复杂程度、不影响系统性能、数字控制和模拟控制都能够实现的优势。.(2) 在对PFC变换器起动过程分析的基础上，提出1种基于Buck模式的电流型全桥单级PFC变换器起动策略，在不增加额外环节的前提下，采用该方法的PFC变换器在起动阶段具有一定的输入过流抑制能力。.(3) 提出1种双LC同步谐振式无源缓冲方法，在实现电流型全桥单级PFC变换器电压尖峰抑制的同时实现了缓冲环节能量向变换器输出侧的转移。.(4) 针对双LC同步谐振式无源缓冲电路中2个LC回路的不同步谐振问题，提出1种将缓冲电路中2个电感进行集成的方法，有效地解决了该问题。.(5) 针对缓冲电路中2个LC回路的不同步谐振以及缓冲电路参数受限等问题，提出1种双LC交替谐振式无源缓冲方法，该方法在一定程度上提高了PFC变换器的电压尖峰抑制效果，降低了开关管的附加电流应力。.(6) 在双LC同步谐振式无源缓冲电路的基础上，提出1族基于电感耦合的多级无源箝位电路，从根本上解决了缓冲电路参数受限的问题，提高了PFC变换器电压尖峰抑制效果并降低了开关管的附加电流应力。另外，随着箝位电路级数的增加，PFC变换器的占空比最大值变大，各开关管附加电流应力减小，并且耦合电感的体积缩小。.(7) 在多级无源箝位电路的基础上，提出1种基于变压器集成的反激式无源辅助环节，并分别在单相、三相PFC变换器中进行研究，在变换器起动过程中利用该环节实现部分能量向变换器输出侧的转移。.(8) 在其它相关方面，本项目在利用电感、变压器集成来实现辅助电路同步谐振的基础上，提出1种基于变压器集成的输入串联多输出DC/DC变换器；通过对三相电流型全桥单级PFC变换器输入电流的谐波分析，研究1种基于谐波注入方式的输入电流谐波抑制方法；提出并研究1种基于单开关反激式辅助环节的PFC变换器输出电压纹波抑制策略。.目前，本项目在国内外重要期刊和会议上累计发表学术论文14篇，其中，SCI论文5篇，EI论文6篇，申请发明专利3项，培养博士研究生1名，硕士研究生3名。