DCM Boost PFC变换器直流母线容ESR和C的监测研究(3)
(1)单相有源PFC变换器
经过大量实践与探究，两级APFC技术相对成熟，是最为常用的方案。它的主要优点是：输入电流畸变小，总谐波失真(THD)一般控制在5%以内，而功率因数则将提高至0.99以上；调压范围大、系统响应快、效率高；各级单独分析控制。主要缺点是：电路复杂，成本高。
功率因数校正有几个基本的变换器拓扑结构：Buck、Boost、Buck-Boost、Sepic、Cuk，Zeta，前三如图1.2所示。[3]
图1.2 三种基本的PFC变换器拓扑
基于Buck电路的PFC变换器，在每个开关周期内，当电压数值在0上下时，开关管就会自动关断，此时输入电流值就会变成0，这同时也表明，在每个开关周期内，Buck电路输入电流非连续。 Buck PFC变换器的优点是输出电压较低，所以Buck PFC变换器在电压要求不高的场合应用较多，此外，它的功率因数校正的效果并不理想。
基于Boost电路的PFC变换器，其输出电压高于输入电压。它在功率因数校正技术中使用也很广泛,具有以下优点：电路结构简单，成本低； 在电压176V到264V内能够文持较高的功率因数；输入电流的高频纹波小，在计算过程中可以简化，也便于展开研究工作。Boost PFC变换器在运行过程中能够保持较高的功率因数，因此适用于输入电压范围宽的场合。
基于Buck-Boost电路的PFC变换器,既能进行升压工作也能进行降压工作，相比于Buck和Boost而言，电压选择的范围广，可灵活应用。而且与Buck相似的是它的输入电流总是断续的。 Buck-Boost变换器的优点是功率因数高，可升压可降压的特性不会限制后级的设计，而且便于优化，在低电压、低功率场合应用较多。
(2)三相有源PFC变换器
三相APFC多见于中大功率系统，其电路复杂，控制困难，对它的研究还在不断进行中。与单相APFC相比，优势在于：(1)主电路由三相三线制供电，不存在3次及3的倍数次谐波电流；(2)在工频周期内，从供电系统中得到恒定的功率，输出滤波电容小；(3)输出功率大。但是正由于三相APFC功率等级大，影响电网的程度也更深。一般用三相APFC来校正功率因数所达到的效果不如单相APFC，因为三相APFC是由三相电源供电，这三相电压在工作中会相互耦合，使得每相的电流也会相互影响，这给电流控制带来难题：不能独立控制每相电流为正弦波。
1.3 本文的研究内容和意义
本文课题来源于生产生活中的实际问题，电网侧整流电路的大规模使用，给电网带来了很大压力，因为整流电路虽然能为设备仪器提供稳定可靠的电压，但是电路中的非线性负载增多，从而引起电流谐波，大幅度地降低了功率因数，为了保证电网安全性、电能质量以及不对其他设备、仪表、装置造成干扰和损坏，必须进行功率因数校正。
目前采用的功率因数校正方法主要有两种，即无源功率因数校正(PPFC)和有源功率因数校正(APFC)。PPFC电路结构简洁明了、系统可靠程度高、无需进行控制，但校正效果不好，而且成本高。其中APFC中重点介绍了单相有源PFC的几种基本拓扑结构：Buck、Boost、Buck-Boost。相比较而言，Boost PFC和Buck-Boost变换器比Buck PFC变换器的功率因数校正效果好，Buck PFC和Buck-Boost PFC变换器都适用于低电压场合，而Boost PFC变换器适用于输入电压范围宽的场合。综上所述，Boost PFC变换器的功率因数高，应用广泛， 所以本文主要研究这方面的内容。
DCM Boost PFC变换器在电感电流断续模式下工作，控制简单，能实现零电流开通、零电流关断及软开通，易于消除二极管的反向恢复问题，开关频率恒定，储能电容值大，可以很大程度上减小变换器的体积，节约空间及成本，在中小功率的场合应用较多。但是其直流母线电容寿命短，需要进行监测工作状态，以免电容失效带来危害。本文研究单相DCM Boost PFC变换器直流母线电容ESR和C的监测，主要包括以下内容：