1引言
有源功率因數(shù)校正（APFC" title="APFC">APFC）技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)各種電源裝置" title="電源裝置">電源裝置網(wǎng)側(cè)電流正弦化,，把非線性負載變換成為一個等效純電阻，使功率因數(shù)接近1,，極大地減少了電流的高次諧波,，消除了無功損耗，減小了電磁干擾（EMI）,。目前已進入商業(yè)實用階段,。由于是在電網(wǎng)和電源裝置之間串聯(lián)插入的功率校正裝置，因此功率因數(shù)校正裝置的可靠性和電效率顯得尤為重要,。能夠?qū)崿F(xiàn)功率因數(shù)校正的電路有多種,，在功率較大的場合，BOOST" title="BOOST">BOOST電路具有許多優(yōu)點而得到了廣泛的應(yīng)用[1],。但是,，單相BOOST型PFC硬開關(guān)變換器工作于電流連續(xù)模式（CCM）時，由于BOOST二極管的反向恢復(fù),，功率開關(guān)器件將產(chǎn)生很大的開通損耗（這部分損耗將占PFC電路總損耗的30％）[2],。同時產(chǎn)生很大的干擾。這不僅降低了功率,，更為嚴(yán)重的是,，由于損耗引起溫升，降低了可靠性,。所以在大功率時,，硬開關(guān)BOOST電路存在嚴(yán)重的缺陷[1]。零電壓" title="零電壓">零電壓過渡（ZVT）技術(shù)應(yīng)用于BOOST電路很好地解決了二極管反向恢復(fù)問題,。但是其輔助管工作于硬關(guān)斷狀態(tài),，將產(chǎn)生較大的關(guān)斷損耗。
2改進型ZVT－BOOST電路的原理
為了減少ZVT－BOOST電路輔助管的關(guān)斷損耗,，在輔助管上加入無損吸收電路,，實現(xiàn)輔助管的軟關(guān)斷。電路如圖1所示,，圖中C1,、VD1就是關(guān)斷時的無損耗吸收電路。
電路的工作有八個階段組成,，如圖2所示,。
Mode1,t0－t1階段：t0時刻輔管Sr受控開通，流過BOOST二極管VD的電流iD開始向輔管Sr,、輔助電感Lr換流,。LrdiLr/dt=U0,，直至iLr=iL,iD=0。
Mode2,t1－t2階段：BOOST二極管VD電流過零關(guān)斷,，諧振電容Cr(包括主管S的內(nèi)部電容)和輔助電感Lr諧振,，iLr繼續(xù)上升，Ucr下降,。
當(dāng)Uin>Ucr時,，BOOST電感L中的電流iL開始上升。
Mode3,t2－t3階段：Ucr下降為零,，主管S的內(nèi)部反并聯(lián)二極管導(dǎo)通,，主管S的端壓被鉗位于－0.7V。
Mode4,t3－t4階段：在零端壓下主管S受控開通,，iL流入S：LdiL/dt=Uin,，同時輔管Sr受控關(guān)斷，iLr向吸收電容C1以及輔管Sr內(nèi)部電容Cds諧振充電：LrdiLr/dt=Ucl=UCds,(C1＋Cds)dUcl/dt=iLr,。
由于增加了吸收電容C1，所以輔管Sr關(guān)斷時電壓上升的速度變慢,，實現(xiàn)了關(guān)斷緩沖,。
Mode5，t4－t5階段：當(dāng)Ucl=Ucds=UO時,，VD2導(dǎo)通,，Ucl、Ucds被箝位于UO,，Lr通過已開通的主管S向負載釋放能量,，直至iLr=0。
Mode6,t5－t6階段：iLr下降為零,，VD1,、VD2、VD3因電流過零關(guān)斷,，iL通過導(dǎo)通的主管S繼續(xù)上升,。
Mode7,t6－t7階段：主管S受控關(guān)斷，iL向Cr充電,，Ucr上升,；由于Ucl＋Ucr=UO,Ucr上升使Ucl下降（也就是iL向C1反向充電，VD2導(dǎo)通）,。直至Ucr=UO,Ucl=0,使輔管Sr的緩沖電容C1電壓無損回零,，實現(xiàn)
圖1改進型ZVT－BOOST電路
（a）Mode1 (b)Mode2
（c）Mode3 (d)Mode4
（e）Mode5 (f)Mode6
（g）Mode7 (h)Mode8
圖2電路工作的八個階段
圖3電路工作的原理波形
了無損吸收，可以看出,，C1對主管S關(guān)斷也起到了關(guān)斷緩沖的作用,。
Mode8,t7－t8階段：BOOST二極管VD開通,，并保持Ucr=UO,Ucl=0。
電路進入下一周期,。圖3給出了電路的主要波形,。
可以看出，改進型ZVT－BOOST電路的主管在零電壓下開通,。關(guān)斷時,，并聯(lián)電容減少了關(guān)斷損耗。輔管由于增加了緩沖吸收電容C1,，減少了關(guān)斷損耗,。而且吸收電路的能量（1/2）C1U2o向負載釋放，沒有造成損耗,。因此,，無損吸收進一步降低了原來ZVT－BOOST電路的損耗。
3仿真結(jié)果
對圖1電路用PSPICE進行仿真,，選用參數(shù)為：L=600μH,，Cr=1000pF,Lr=20μH,C1=1nF,Cds=400pF,Uin=200V(DC),UO=400V,RO=82Ω。圖4給出了仿真結(jié)果,。
4主要參數(shù)的設(shè)計
把改進型ZVT－BOOST電路運用于PFC,，設(shè)計指標(biāo)：Pin=4.0kW,Uin=220V,Uo=400V,fs=50kHz,PF>0.99,輸入電流脈動<10％ 。
(1)BOOST電感L
L的選取應(yīng)滿足輸入電流紋波" title="紋波">紋波的要求,，根據(jù)SPWM的調(diào)制原理,，不難得到[4]。
式中,，Uin(pk)為輸入電壓的峰值,；△I為最大輸入電流紋波。
（2）輸出濾波電容Co
對輸入,、輸出瞬時功率進行分析,，可以看出輸出電壓Uo包含有兩倍網(wǎng)頻（即100Hz）的紋波，為了使Uo滿足設(shè)計要求（脈動<5％ ） ,，
（3）諧振參數(shù)Lr,、Cr
由前述原理可知，為了保證主管零電壓開通,，主管的開通時刻應(yīng)比輔管延時一段時間td,
td≥t2－t1=t10＋t21(4)
式中,，t10為iL從VD換向Sr所需的時間，
t10=t1－t0=Lr·iLmax/Uo(5)
其中iLmax應(yīng)取最大輸入電流并考慮其紋波,。
其中Tr為諧振周期,。
改進型ZVT－BOOST電路由于給輔管增加了無損吸收電路（緩沖強度可按強型設(shè)計），大大減?。ㄉ踔料┝岁P(guān)斷損耗,，進一步減小整個電路的損耗,。
圖4PSPICE仿真結(jié)果
圖5改進型ZVT—BOOST電路實驗波形
設(shè)計時，諧振頻率fr一般取開關(guān)頻率fs的5～10倍,。過高,，則諧振電流峰值太大；過小,，則td過長,，主電路不能利用的占空比太大，造成輸入電流的畸變和輸出電壓的不穩(wěn),。Cr的選取應(yīng)有利于減少主管的關(guān)斷損耗和不引起過大的諧振峰值電流,。由于C1同樣對主管起到了關(guān)斷緩沖吸收的作用，因此Cr的值可取小,，甚至不用外接,。取Cr=1000pF(包括主管內(nèi)部輸出電容)、Lr=20μH,，td=2μs,。
（4）吸收電容C1
C1取大有利減小主管和輔管的關(guān)斷損耗,，但過大,，則會造成L中的能量不足以使UC1恢復(fù)回零，起不到緩沖的作用,，實驗中取C1=1nF。
5實驗結(jié)果與結(jié)論
(a)主管驅(qū)動與主管端壓波形 (b)PFC電路輸入端電壓,、電流波形
圖5給出了采用改進型ZVT－BOOST電路實現(xiàn)PFC的實驗波形,。