PAGE9PAGE9開關(guān)變換器拓?fù)涞难芯课墨I(xiàn)綜述社會整體工業(yè)化的發(fā)展進(jìn)程異常迅速，社會經(jīng)濟(jì)以及科技的發(fā)展需要大量的能源作為支撐[1]。而目前人類大量利用的都是一些地球上已存在的化石能源，主要就是以煤炭和石油為主，這些物質(zhì)可以提供大量的基礎(chǔ)動能，但它們的共同特點(diǎn)就是不可再生，隨著開發(fā)利用的不斷增多，人類也將面臨著無源可采的危險。因此如何提高能源的利用效率是一項(xiàng)很緊迫的任務(wù)[2]。對風(fēng)能以及太陽能的開發(fā)研究在很久之前就已經(jīng)被提上議程，但由于這些新能源是不能夠直接用于生產(chǎn)的，需要經(jīng)過一系列的能源變換后才能被人類使用，因此目前新能源的利用還不夠普及，技術(shù)也不夠成熟。如何高效合理的利用新能源是目前國內(nèi)外都非常關(guān)注的研究方向，將新能源的利用普及開來將在很大程度上緩解能源不夠用的問題。諸如風(fēng)能、太陽能、水能等新能源發(fā)出的電能都具有很強(qiáng)的非線性，這些電能一般不能夠直接被負(fù)載所使用的，為了得到適合一般負(fù)載供電的電能，必須要在中間加一級或多級的功率轉(zhuǎn)換。國內(nèi)家用負(fù)載一般都采用220V交流電壓供電，為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的交流或直流電壓的輸出，可以采用開關(guān)電源進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換。而開關(guān)電源的設(shè)計離不開PWM電路，利用PWM的開關(guān)特性可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電壓輸出。PWM技術(shù)的發(fā)展是建立在電力電子器件發(fā)展的基礎(chǔ)上的，通過控制PWM波的占空比可以改變輸出電壓。PWM技術(shù)是電力電子技術(shù)中最基礎(chǔ)的技術(shù)。PWM技術(shù)主要的功能就是可以實(shí)現(xiàn)開關(guān)管導(dǎo)通和關(guān)斷時間的控制從而可以控制輸出側(cè)電壓的平均值達(dá)到調(diào)節(jié)輸出電壓的目的。因PWM技術(shù)控制比較簡單和靈活，因此在在電力電子技術(shù)PWM技術(shù)被廣泛使用，PWM技術(shù)既可以用作直流變換器也可以用于交流變頻器設(shè)計中，凡是應(yīng)用電力電子器件的場合下都必須用到PWM調(diào)制技術(shù)。隨著電力電子控制技術(shù)的發(fā)展，PWM控制方法也得到了很大的發(fā)展，目前電力電子領(lǐng)域中掌握的PWM調(diào)制技術(shù)就有十幾種。得益于單片機(jī)以及DSP設(shè)計的數(shù)字電源高速發(fā)展，通過軟件編程生成PWM變得越來越方便，并且控制起來也相當(dāng)?shù)撵`活。開關(guān)電源變換器可根據(jù)輸入輸出是否共地可分為非隔離和隔離型兩種結(jié)構(gòu)。開關(guān)電源變換器可以將輸入的電壓變換為設(shè)計所需的直流電壓，在需要可靠穩(wěn)定輸出的場合下開關(guān)電源變換器是必須的，開關(guān)變換器相較于其他的一些電壓轉(zhuǎn)化變換器具有更加高的效率。在一些大功率設(shè)備使用的開關(guān)變換器為了進(jìn)一步提高效率，一般副邊的整流要采用同步整流的方式[4]。

半導(dǎo)體設(shè)計的與時俱進(jìn)很大程度的推動了開關(guān)變換器的推動。目前在一些電力轉(zhuǎn)換應(yīng)用場合下開關(guān)電源是首選[5]。開關(guān)電源由于采用了高頻變壓器進(jìn)行功率轉(zhuǎn)換，高頻變壓器相對于工頻變壓器最大的優(yōu)勢就是體積小，采用高頻變換的開關(guān)電源體積小，非常適合用于電力轉(zhuǎn)換。

開關(guān)變換器按輸入電壓性質(zhì)的不同可分為離線式AC-DC以及模塊化DC-DC變換器兩大類，AC-DC變換器可以直接通過市電的輸入進(jìn)行電壓轉(zhuǎn)換；DC-DC主要是用在一些通信設(shè)備當(dāng)中的電壓轉(zhuǎn)化，無論是AC-DC還是DC-DC其共同的特點(diǎn)就是高頻小型化。DC/DC變換目前應(yīng)用最廣的幾種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要包括正反激、推挽以及半全橋等幾種拓?fù)?。幾種變換器拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。反激變換器的變壓器原副邊同名端的設(shè)置使得開關(guān)管閉合時輸入的能量存儲在原邊電感中，開關(guān)管斷開后能量才由原邊傳向副邊；而其他幾種變換器在開關(guān)管閉合時能量直接傳向副邊這在一定程度上避免了變壓器的飽和，使得變換器可以傳遞更多的能量。（a）反激電路拓?fù)?b)正激電路拓?fù)渫仆熳冸娐吠負(fù)?d)半橋電路拓?fù)?e)全橋電路拓?fù)鋱D1-1幾種常見的高頻隔離型DC/DC變換拓?fù)涑Ｒ姷膸追N拓?fù)潆娐返膬?yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)如表1-1所示：表1-1常見開關(guān)變換器優(yōu)缺點(diǎn)比較電路優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)應(yīng)用領(lǐng)域正激變換器電路較簡單，成本低可靠性高，驅(qū)動電路簡單變壓器單相勵磁，利用率低各種中小功率開關(guān)電源反激變換器電路非常簡單，成本低，可靠性高，驅(qū)動電路簡單難以達(dá)到較大的功率，變壓器單向勵磁小功率和消費(fèi)電子設(shè)備、計算機(jī)設(shè)備開關(guān)電源半橋變換器變壓器雙向勵磁，無變壓器偏磁問題，開關(guān)較少，成本低有直通問題，可靠性低，需要復(fù)雜的隔離驅(qū)動電路各種工業(yè)開關(guān)電源，計算機(jī)設(shè)備開關(guān)電源全橋變換器變壓器雙向勵磁，易達(dá)到大功率結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，可靠性低，需要復(fù)雜的多組隔離驅(qū)動電路，有直通和偏磁問題大功率工業(yè)可用的開關(guān)電源，焊接電源等數(shù)控電源是電源行業(yè)發(fā)展的必然結(jié)果，傳統(tǒng)模擬控制的電源可操作性比較低，已經(jīng)很難滿足智能化時代的要求。在輸出電壓或電流要求可調(diào)的情況下，用單片機(jī)控制顯示更加具有可操作性。數(shù)控電源產(chǎn)品近年來也在不斷增多，已廣泛應(yīng)用于各大領(lǐng)域，尤其在通信電源以及服務(wù)器電源上數(shù)控技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟。在如今智能化信息化的時代，電源技術(shù)必須也要跟上時代的步伐，傳統(tǒng)的電源技術(shù)雖然在性能上比較穩(wěn)定處理速度比較快，但它最致命的弱點(diǎn)是一旦電源拓?fù)浯_定下來所有的功能都已經(jīng)定死，很難通過實(shí)時的操作改變電源的一些行為。當(dāng)一些大型的用電設(shè)備需要實(shí)時監(jiān)控供電狀態(tài)時，數(shù)控電源是必不可少的，通過電源控制部分的MCU將電源的實(shí)時信息反映出來，進(jìn)而控制電源的工作狀態(tài)與用電設(shè)備的需求相匹配。參考文獻(xiàn)[1]MarcoSoldan.EISeguodo,CA(US).BRIDGE-LESSBoost(BLB)PowerFactorCorrectionTopologyControlledWithOneCycleControl[P].PatentNo.US7,164,591.InternationalRectifierCorp.2007.[2]R.Haghi,M.R.Zolghadri.DesignofaBridgelessPFCwithLine-ModulatedFixedOff-TimeCurrentControlandZero-VoltageSwitching[C].IEEEInternationalconf.onPowerEnergy,2010,129-134.[3]M.R.Sahid,A.H.M.Yatim,etal.AbridgelessCukPFCconverter[C].IEEEAppliedPowerElectron.Colloquium(IAPEC),2011,81-85.[4]B.Su,J.M.ZhangandZ.Y.Lu.Totem-PoleBoostBridgelessPFCRectifierWithSimpleZero-CurrentDetectionandFull-RangeZVSOperatingattheBoundaryofDCM/CCM[J].IEEETrans.onPowerElectron.,2014,26(2):427-435.[5]劉桂花,劉永光,王衛(wèi).無橋BoostPFC技術(shù)的研究[J].電子器件,2015,30(5).[6]王晗，楊興華，楊喜軍等.采用無橋拓?fù)涞牟糠钟性碢FC在變頻器中的應(yīng)用和實(shí)現(xiàn)[J].變頻器世界，2015,10:48-52.[7]渠浩，馮瑞昀，楊喜軍，唐厚君.單相無橋功率因素矯正器的分析與設(shè)計[J].電氣應(yīng)用，2015（8）：134-139.[8]周桂煜,張超.單相PWM整流器的設(shè)計[J].電機(jī)與控制學(xué)報，2015，18(8):(49-54).[9]周玉斐.數(shù)字控制單相逆變器及其并網(wǎng)技術(shù)的研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2009.[10]張寧.逆變器波形控制及輔助功能研究[D].武漢:華中科技大學(xué),2006.[11]何中一PWM逆變器的控制及并聯(lián)運(yùn)行控制研究[D].南京:南京航空航天大學(xué),2008.[12]劉飛.三相并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的運(yùn)行控制策略[D].武漢:華中科技大學(xué),2008.[13]9SalmonJC．CircuittopologiesforPWMboostrectifiersoperatedfrom1-phaseand3-phaseACsuppliesandusingeithersingleorsplitDCrailvoltageoutputs：AppliedPowerElectronicsConferenceandExposition，1995APEC’95．ConferenceProceedings1995．，TenthAnnual，1995[C][14]QianL，LeeFC，MingX，eta1．LightloadefficiencyimprovementforPFC：EnergyConversionCongressandExposition，2009．ECCE2009．IEEE，2009[C】[15]閆永亮.淺論開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展趨勢[J].中國科技信息，2009，21（16）：137-138.[16]張占松，蔡宜三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計[M].北京:電子工業(yè)出版社，2006：56-61.[17]ChenF,CaiXS.DesignofFeedbackCon