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简介
本书结合国内外有源功率因数校正(APFC)技术的发展和应用，对功率因
数校正(PFC)技术进行了较为全面的论述。主要内容包括：无源功率因数校
正(PPFC)技术、有源功率因数校正技术的典型拓扑结构和控制策略、单相单
级PFC变换器、三相PFC变换器、无桥PFC电路、交错技术在PFC中的应用、
PFC的数字控制技术以及PFC 技术在开关电源中的应用等。
编者力图反映国内外电力电子技术领域在APFC技术方面的进展和所取得
的研究成果，以便读者系统、全面地了解和掌握。本书可供从事开关电源开
发、设计及生产的相关工程技术人员和高等院校相关专业的师生阅读。
目录
前言
第1章绪论 1
1.1开关电源输入整流电路形式与谐波电流 1
1.1.1单相交流输入开关电源 1
1.1.2三相交流输入开关电源 2
1.2功率因数和谐波 2
1.2.1功率因数定义 2
1.2.2功率因数和thd的关系 3
1.2.3谐波产生的危害 4
1.2.4谐波限制标准 4
1.3改善开关电源功率因数及谐波问题的基本方法 6
1.3.1功率因数校正实现方法 6
1.3.2功率因数校正方案对比 8
1.3.3在开关电源中实施功率因数校正的意义 9
1.4apfc电路与dc/dc变换器的主要区别 10
1.5pfc技术的现状和发展趋势 10
参考文献12
第2章ppfc电路 13
2.1传统无源lc 滤波电路13
2.2提高功率因数的几种整流电路15
.2.2.1采用充电泵电路15
2.2.2采用非线性电容电路16
2.2.3倍电压整流电路18
2.3部分滤波方式的高次谐波抑制方法20
2.3.11/n滤波型20
2.3.2能量反馈型23
2.3.3充电量控制型24
2.3.4部分升压方式高次谐波抑制电路26
参考文献27
第3章apfc典型拓扑结构29
3.1基于buck电路的pfc变换器 29
3.1.1工作原理及模态分析29
3.1.2输入电流分析31
3.1.3输入功率因数及thd 31
3.2基于boost电路的pfc变换器33
3.2.1工作原理及模态分析33
3.2.2输入电流分析34
3.2.3输入功率因数35
3.3基于buck-boost电路的pfc变换器36
3.3.1工作原理及模态分析36
3.3.2输入电流分析37
3.4基于cuk、sepic和zeta电路的pfc变换器38
3.4.1工作原理及模态分析39
3.4.2输入电流分析41
3.5基于flyback的pfc变换器42
3.6基于sepic的带隔离变压器的pfc变换器43
3.6.1工作原理及模态分析43
3.6.2输入电流分析44
参考文献45
第4章apfc的控制策略46
4.1 常用的ccm控制策略46
4.1.1峰值电流控制46
4.1.2平均电流控制47
4.1.3滞环电流控制48
4.1.4脉动电流面积控制49
4.2dcm控制策略49
4.2.1恒频控制50
4.2.2变频控制50
4.3新型非线性控制策略51
4.3.1单周期控制51
4.3.2滑模变结构控制62
4.3.3空间矢量pwm控制63
4.3.4无差拍控制64
参考文献65
第5章单相单级pfc变换器66
5.1单相单级pfc 变换器的发展历程66
5.2典型单相单级pfc变换器拓扑结构67
5.2.1pfc（dcm）+dc/dc（dcm、ccm）组合方式67
5.2.2pfc（ccm)+dc/dc（dcm、ccm）组合方式68
5.2.3并联型单级pfc(ppfc)变换器69
5.2.4单级全桥pfc变换器70
5.2.5有源钳位和软开关技术的应用71
5.3带抽头电感的单级pfc 变换器71
5.3.1电路构成72
5.3.2工作原理和模态分析72
5.3.3仿真和实验结果74
5.4有源钳位pfc变换器77
5.4.1电路结构和工作原理77
5.4.2软开关条件及电路特性分析81
5.4.3控制电路设计83
5.4.4仿真和实验结果85
5.5单级全桥pfc变换器87
5.5.1电路结构与功率因数校正原理87
5.5.2工作模态分析88
5.5.3实验结果分析91
5.6并联型高效率pfc变换器93
5.6.1并联型变换器提高效率的原理93
5.6.2传统并联型pfc 变换器94
5.6.3改进的并联型pfc 变换器95
5.7变换器数学模型的建立和仿真分析98
5.7.1扩展状态平均法98
5.7.2等效电路模型及状态方程的导出99
5.7.3数学模型的建立101
5.7.4仿真分析103
参考文献105
第6章无桥pfc电路 106
6.1基本型无桥boost pfc 106
6.1.1基本型无桥boost pfc电路的工作原理 107
6.1.2基本型无桥boost pfc的采样电路 108
6.2无桥boost pfc的emi分析和抑制方法 112
6.2.1相对电位分析法 113
6.2.2模型分析法 113
6.2.3emi抑制措施 115
6.3无桥boost pfc的其他拓扑结构 116
6.3.1图腾式无桥boost pfc电路 116
6.3.2伪图腾式无桥boost pfc电路 118
6.3.3双向开关型无桥boost pfc电路 119
6.3.4双二极管式无桥boost pfc电路 120
6.4无桥boost pfc的电路模型 123
6.4.1电路的大信号模型 123
6.4.2电路的小信号模型 124
6.5无桥boost pfc的控制策略 127
6.5.1模拟控制 128
6.5.2数字控制 131
6.5.3部分有源pfc控制 132
6.6无桥boost pfc的软开关技术 133
6.7无桥单级电子镇流器 135
6.7.1开关管复用结构的无桥单级电子镇流器 135
6.7.2电荷泵结构的无桥单级电子镇流器 137
参考文献139
第7章交错技术在pfc中的应用 142
7.1交错并联pfc电路 142
7.1.1交错技术简介 142
7.1.2交错并联pfc电路结构 142
7.2交错并联boost pfc电路的特性分析 145
7.2.1输入电流纹波分析 145
7.2.2输出电容电流纹波分析 147
7.2.3交错并联结构对pfc电感的影响 148
7.3交错并联pfc的控制策略和实现方式 148
7.3.1控制策略 148
7.3.2实现方式 150
7.4交错并联pfc电路设计实例 155
7.4.1参数设计 156
7.4.2实验结果 160
参考文献161
第8章三相两级apfc电路163
8.1三相单开关apfc电路163
8.1.1三相单开关boost apfc电路163
8.1.2其他三相单开关apfc电路171
8.2三相多开关apfc电路175
8.2.1三相双开关apfc电路175
8.2.2三相三开关apfc电路179
8.2.3三相四开关apfc电路181
8.2.4三相六开关apfc电路182
8.3由单相apfc组成的三相apfc电路185
8.3.1由三个单相apfc在输出端并联组成的三相apfc电路186
8.3.2由带隔离dc/dc变换器的单相apfc组成的三相apfc电路186
8.3.3将三相电压变成两相后再并联组成的三相apfc电路187
8.4数字化三相apfc188
8.4.1三相单开关数字apfc188
8.4.2三相六开关数字apfc189
8.4.3三电平三相数字apfc189
参考文献190
第9章三相单级apfc电路192
9.1基于反激式拓扑的三相单级apfc电路192
9.1.1三相单开关反激式apfc电路192
9.1.2变压器和二极管桥分离的三相单开关反激式apfc电路194
9.1.3三相双开关反激式apfc电路195
9.1.4开关缓冲及软开关电路197
9.2三电平三相单级apfc电路202
9.2.1电路结构及工作原理202
9.2.2软开关实现范围206
9.2.3电流断续条件207
9.3基于全桥拓扑的三相单级apfc电路208
9.3.1基于移相控制的三相单级全桥apfc电路208
9.3.2基于伪相移控制的三相单级全桥apfc电路211
9.3.3基于有源钳位技术的三相单级全桥apfc电路213
9.4其他三相单级apfc电路217
9.4.1基于双向开关的能量双向流动三相单级apfc电路217
9.4.2双开关三相单级apfc电路217
9.4.3同步四开关三相单级apfc电路218
9.4.4由单相apfc组成的三相单级apfc电路220
参考文献222
第10章pfc的数字控制技术 224
10.1pfc数字控制技术概述 224
10.2pfc数字控制策略 225
10.2.1平均电流控制策略 225
10.2.2带前馈的平均电流控制策略 226
10.2.3占空比预测控制策略227
10.3pfc数字控制的实现方式 230
10.3.1基于dsp的pfc数字控制方式 230
10.3.2基于fpga的pfc数字控制方式 232
10.3.3基于多核芯片的pfc数字控制方式233
10.4快速动态响应pfc数字控制算法 237
10.4.1电压环带宽设计原则 238
10.4.2电压环带宽对输入输出谐波的影响 239
10.4.3快速动态响应pfc数字控制算法 239
参考文献241
第11章apfc技术在开关电源中的应用 243
11.1单级apfc技术在直流阀驱动电源中的应用 243
11.1.1主电路结构 243
11.1.2功率因数校正原理 243
11.1.3软开关的设计与实现 245
11.1.4控制电路设计 246
11.1.5实验分析 248
11.2pfc技术在“绿色照明”电源中的应用 249
11.2.1pfc技术在电子镇流器中的应用 249
11.2.2apfc技术在led驱动电源中的应用 252
11.3apfc技术在不间断电源（ups）中的应用 254
11.3.1拓扑结构 254
11.3.2工作原理 255
11.3.3主要参数设计 257
11.3.4控制方式与实现 258
11.4单周期控制策略与无桥pfc电路在开关电源中的应用 259
11.4.1电路构成与控制策略 259
11.4.2单周期控制的抗扰动能力分析 260
11.4.3pfc电路相关参数设计 261
11.4.4实验分析 263
11.5三相apfc技术在大功率焊接电源中的应用 264
11.5.1电源结构 264
11.5.2apfc级构成及工作原理 265
11.5.3软开关设计及实现265
参考文献266
第1章绪论 1
1.1开关电源输入整流电路形式与谐波电流 1
1.1.1单相交流输入开关电源 1
1.1.2三相交流输入开关电源 2
1.2功率因数和谐波 2
1.2.1功率因数定义 2
1.2.2功率因数和thd的关系 3
1.2.3谐波产生的危害 4
1.2.4谐波限制标准 4
1.3改善开关电源功率因数及谐波问题的基本方法 6
1.3.1功率因数校正实现方法 6
1.3.2功率因数校正方案对比 8
1.3.3在开关电源中实施功率因数校正的意义 9
1.4apfc电路与dc/dc变换器的主要区别 10
1.5pfc技术的现状和发展趋势 10
参考文献12
第2章ppfc电路 13
2.1传统无源lc 滤波电路13
2.2提高功率因数的几种整流电路15
.2.2.1采用充电泵电路15
2.2.2采用非线性电容电路16
2.2.3倍电压整流电路18
2.3部分滤波方式的高次谐波抑制方法20
2.3.11/n滤波型20
2.3.2能量反馈型23
2.3.3充电量控制型24
2.3.4部分升压方式高次谐波抑制电路26
参考文献27
第3章apfc典型拓扑结构29
3.1基于buck电路的pfc变换器 29
3.1.1工作原理及模态分析29
3.1.2输入电流分析31
3.1.3输入功率因数及thd 31
3.2基于boost电路的pfc变换器33
3.2.1工作原理及模态分析33
3.2.2输入电流分析34
3.2.3输入功率因数35
3.3基于buck-boost电路的pfc变换器36
3.3.1工作原理及模态分析36
3.3.2输入电流分析37
3.4基于cuk、sepic和zeta电路的pfc变换器38
3.4.1工作原理及模态分析39
3.4.2输入电流分析41
3.5基于flyback的pfc变换器42
3.6基于sepic的带隔离变压器的pfc变换器43
3.6.1工作原理及模态分析43
3.6.2输入电流分析44
参考文献45
第4章apfc的控制策略46
4.1 常用的ccm控制策略46
4.1.1峰值电流控制46
4.1.2平均电流控制47
4.1.3滞环电流控制48
4.1.4脉动电流面积控制49
4.2dcm控制策略49
4.2.1恒频控制50
4.2.2变频控制50
4.3新型非线性控制策略51
4.3.1单周期控制51
4.3.2滑模变结构控制62
4.3.3空间矢量pwm控制63
4.3.4无差拍控制64
参考文献65
第5章单相单级pfc变换器66
5.1单相单级pfc 变换器的发展历程66
5.2典型单相单级pfc变换器拓扑结构67
5.2.1pfc（dcm）+dc/dc（dcm、ccm）组合方式67
5.2.2pfc（ccm)+dc/dc（dcm、ccm）组合方式68
5.2.3并联型单级pfc(ppfc)变换器69
5.2.4单级全桥pfc变换器70
5.2.5有源钳位和软开关技术的应用71
5.3带抽头电感的单级pfc 变换器71
5.3.1电路构成72
5.3.2工作原理和模态分析72
5.3.3仿真和实验结果74
5.4有源钳位pfc变换器77
5.4.1电路结构和工作原理77
5.4.2软开关条件及电路特性分析81
5.4.3控制电路设计83
5.4.4仿真和实验结果85
5.5单级全桥pfc变换器87
5.5.1电路结构与功率因数校正原理87
5.5.2工作模态分析88
5.5.3实验结果分析91
5.6并联型高效率pfc变换器93
5.6.1并联型变换器提高效率的原理93
5.6.2传统并联型pfc 变换器94
5.6.3改进的并联型pfc 变换器95
5.7变换器数学模型的建立和仿真分析98
5.7.1扩展状态平均法98
5.7.2等效电路模型及状态方程的导出99
5.7.3数学模型的建立101
5.7.4仿真分析103
参考文献105
第6章无桥pfc电路 106
6.1基本型无桥boost pfc 106
6.1.1基本型无桥boost pfc电路的工作原理 107
6.1.2基本型无桥boost pfc的采样电路 108
6.2无桥boost pfc的emi分析和抑制方法 112
6.2.1相对电位分析法 113
6.2.2模型分析法 113
6.2.3emi抑制措施 115
6.3无桥boost pfc的其他拓扑结构 116
6.3.1图腾式无桥boost pfc电路 116
6.3.2伪图腾式无桥boost pfc电路 118
6.3.3双向开关型无桥boost pfc电路 119
6.3.4双二极管式无桥boost pfc电路 120
6.4无桥boost pfc的电路模型 123
6.4.1电路的大信号模型 123
6.4.2电路的小信号模型 124
6.5无桥boost pfc的控制策略 127
6.5.1模拟控制 128
6.5.2数字控制 131
6.5.3部分有源pfc控制 132
6.6无桥boost pfc的软开关技术 133
6.7无桥单级电子镇流器 135
6.7.1开关管复用结构的无桥单级电子镇流器 135
6.7.2电荷泵结构的无桥单级电子镇流器 137
参考文献139
第7章交错技术在pfc中的应用 142
7.1交错并联pfc电路 142
7.1.1交错技术简介 142
7.1.2交错并联pfc电路结构 142
7.2交错并联boost pfc电路的特性分析 145
7.2.1输入电流纹波分析 145
7.2.2输出电容电流纹波分析 147
7.2.3交错并联结构对pfc电感的影响 148
7.3交错并联pfc的控制策略和实现方式 148
7.3.1控制策略 148
7.3.2实现方式 150
7.4交错并联pfc电路设计实例 155
7.4.1参数设计 156
7.4.2实验结果 160
参考文献161
第8章三相两级apfc电路163
8.1三相单开关apfc电路163
8.1.1三相单开关boost apfc电路163
8.1.2其他三相单开关apfc电路171
8.2三相多开关apfc电路175
8.2.1三相双开关apfc电路175
8.2.2三相三开关apfc电路179
8.2.3三相四开关apfc电路181
8.2.4三相六开关apfc电路182
8.3由单相apfc组成的三相apfc电路185
8.3.1由三个单相apfc在输出端并联组成的三相apfc电路186
8.3.2由带隔离dc/dc变换器的单相apfc组成的三相apfc电路186
8.3.3将三相电压变成两相后再并联组成的三相apfc电路187
8.4数字化三相apfc188
8.4.1三相单开关数字apfc188
8.4.2三相六开关数字apfc189
8.4.3三电平三相数字apfc189
参考文献190
第9章三相单级apfc电路192
9.1基于反激式拓扑的三相单级apfc电路192
9.1.1三相单开关反激式apfc电路192
9.1.2变压器和二极管桥分离的三相单开关反激式apfc电路194
9.1.3三相双开关反激式apfc电路195
9.1.4开关缓冲及软开关电路197
9.2三电平三相单级apfc电路202
9.2.1电路结构及工作原理202
9.2.2软开关实现范围206
9.2.3电流断续条件207
9.3基于全桥拓扑的三相单级apfc电路208
9.3.1基于移相控制的三相单级全桥apfc电路208
9.3.2基于伪相移控制的三相单级全桥apfc电路211
9.3.3基于有源钳位技术的三相单级全桥apfc电路213
9.4其他三相单级apfc电路217
9.4.1基于双向开关的能量双向流动三相单级apfc电路217
9.4.2双开关三相单级apfc电路217
9.4.3同步四开关三相单级apfc电路218
9.4.4由单相apfc组成的三相单级apfc电路220
参考文献222
第10章pfc的数字控制技术 224
10.1pfc数字控制技术概述 224
10.2pfc数字控制策略 225
10.2.1平均电流控制策略 225
10.2.2带前馈的平均电流控制策略 226
10.2.3占空比预测控制策略227
10.3pfc数字控制的实现方式 230
10.3.1基于dsp的pfc数字控制方式 230
10.3.2基于fpga的pfc数字控制方式 232
10.3.3基于多核芯片的pfc数字控制方式233
10.4快速动态响应pfc数字控制算法 237
10.4.1电压环带宽设计原则 238
10.4.2电压环带宽对输入输出谐波的影响 239
10.4.3快速动态响应pfc数字控制算法 239
参考文献241
第11章apfc技术在开关电源中的应用 243
11.1单级apfc技术在直流阀驱动电源中的应用 243
11.1.1主电路结构 243
11.1.2功率因数校正原理 243
11.1.3软开关的设计与实现 245
11.1.4控制电路设计 246
11.1.5实验分析 248
11.2pfc技术在“绿色照明”电源中的应用 249
11.2.1pfc技术在电子镇流器中的应用 249
11.2.2apfc技术在led驱动电源中的应用 252
11.3apfc技术在不间断电源（ups）中的应用 254
11.3.1拓扑结构 254
11.3.2工作原理 255
11.3.3主要参数设计 257
11.3.4控制方式与实现 258
11.4单周期控制策略与无桥pfc电路在开关电源中的应用 259
11.4.1电路构成与控制策略 259
11.4.2单周期控制的抗扰动能力分析 260
11.4.3pfc电路相关参数设计 261
11.4.4实验分析 263
11.5三相apfc技术在大功率焊接电源中的应用 264
11.5.1电源结构 264
11.5.2apfc级构成及工作原理 265
11.5.3软开关设计及实现265
参考文献266
编著还有：张继红、刘桂花、孟涛
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