Знижувальний перетворювач напруги з магнітно-зв’язаними індуктивностями для коректора коефіцієнта потужності

1
Тернопільський державний технічний університет імені Івана Пулюя

Запропоновано та проаналізовано знижувальний перетворювач постійної напруги для застосування в коректорі коефіцієнта потужності. На відміну від традиційного знижувального перетворювача, який містить одну індуктивність та вихідний конденсатор, пропонований перетворювач має дві магнітнозв’язані індуктивності і два послідовно з’єднані вихідні конденсатори. Вихідна напруга пропонованого знижувального перетворювача дорівнює сумі напруг на цих конденсаторах. Безпосередня взаємодія вхідної напруги здійснюється з напругою одного конденсатора, тобто, лише з частиною вихідної напруги. Це дає змогу збільшити кут провідності в коректорі коефіцієнта потужності на основі запропонованого перетворювача і, як наслідок, зменшити коефіцієнт гармонік та збільшити коефіцієнт потужності, щоб задовольнити вимоги чинних стандартів. Перетворювач працює в режимі переривчастого струму на постійній частоті. Проведено детальний аналіз роботи запропонованого перетворювача. Достовірність аналізу підтверджено малою розбіжністю між результатами розрахунку, моделювання та експерименту.

  1. L. Huber, Y. Jang, and M.M. Jovanović, “Performance evaluation of bridgeless PFC boost rectifiers,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 23, no. 3, pp. 1381–1390, May 2008.
    https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.921107
  2. W.Y. Choi, J.M. Kwon, E.H. Kim, J.J. Lee, and B.H. Kwon, “Bridgeless boost rectifier with low conduction losses and reduced diode reverse-recovery problems,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 54, no. 2, pp. 769–780, Apr. 2007.
    https://doi.org/10.1109/TIE.2007.891991
  3. Y. Jang and M.M. Jovanović, “A bridgeless PFC boost rectifier with optimized magnetic utilization,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 24, no. 1, pp. 85–93, Jan. 2009.
    https://doi.org/10.1109/TPEL.2008.2006054
  4. J.R. Ortiz-Castrillón, J.E. Mejía-Ruíz, N.  Muñoz-Galeano, M. López-Lezama, and S.D. Saldarriaga-Zuluaga, “PFC Single-Phase AC/DC Boost Converters: Bridge, Semi-Bridgeless, and Bridgeless Topologies,” Appl. Sci,vol. 11(16), Aug. 2021.
    https://doi.org/10.3390/app11167651
  5. L. Huber, L. Jang, and M. Jovanovich, “Design-Oriented Analysis and Perfomance Evaluation of Buck PFC Front End,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 25, no 1, pp.85-94, Jan. 2010.
    https://doi.org/10.1109/TPEL.2009.2024667
  6. G. Spiazzi “Analysis of buck converters used as power factor preregulators,” / PESC '97 Record., 28th Annual IEEE', vol.1. pp. 564-570.
  7. G. Spiazzi “Analysis of buck converters used as power factor preregulators,” / PESC '97 Record., 28th Annual IEEE', vol.1. pp. 564-570.
  8. B. Keogh. “Power Factor Correction Using the Buck Topology – Efficiency Benefits and Practical Design Considerations”, Texas Instruments Power Supply Design Seminar SEM 1900, Topic 4,  SLUP264, 2010, [Online].  Available:  https://www.ti.com/seclit/ml/slup264/slup264.pdf.
  9.  J. M. Alonso, A.J. Calleja, J. Ribas, and M. Rico-Secades,Evaluation of a Novel Single-Stage High-Power-Factor Electronic Ballast Based on Integrated Buck Half-Bridge Resonant Inverter,” Conf. Rec. IEEE APEC’2000, vol. 1, pp. 610–616, Feb. 2000.
  10. J. M. Alonso, A. J. Calleja, J. Ribas, E. Lopez, M. Rico-Secades and  J. Sebastian, “Using Input-Current-Shaper Based Electronic Ballast,” Conf. Rec. IEEE APEC’99, pp. 746–752, Mar.1999.
  11. X. Xie, C. Zhao, L. Zheng, S. Liu, “An improved buck PFC converter with high power factor,” IEEE Trans. Power Electron., vol. 28, no. 5, pp. 2277–2284, May 2013.
    https://doi.org/10.1109/TPEL.2012.2214060
  12. X. Xie, C. Zhao, Q. Lu, S. Liu, “A novel integrated buck-flyback nonisolated PFC converter with high power factor,” IEEE Trans. Ind. Electron., vol. 60, no. 12, pp. 5603–5612, Dec. 2013.
    https://doi.org/10.1109/TIE.2012.2232256
  13.  M. Turhan, J.C. Castellanos, M.A. M. Hendrix, J. L. Duarte and E. A. Lomonova, “Multiple-Output DC-DC Converters with a Reduced Number of Active and Passive Components,”  J. Low Power Electron. Appl.,vol. 9, 2019.
    https://doi.org/10.3390/jlpea9030028