具有功率因数校正的高效直流UPS变换器设计

　
1    引言
    在以往的DCUPS变换器中，不同程度地存在以下几方面的缺点：功率因数低，输出电压调节能力差，输入电压和电池之间无隔离，电池电流的低频谐波成分高，输入电流和效率都是储能电容电压的函数。
    本文所提出的变换器能够有效地克服上述缺点，它采用一种简单的结构将功率因数校正器，DC/DC变换器和电池充电级结合起来，这样，不仅可以提高功率因数，加快输出电压调节速度，增强电池的后备能力，而且使其具有暂时掉电或暂时间断供电时的快速响应能力，同时还具有多输出功能，整机效率高等优点。
2    变换器工作原理
    图1所示为本文所提出的变换器的电路结构框图，它由两个模块（主模块和辅助模块）和电池充电器构成。


主模块是功率因数校正器，它为变换器提供正弦输入电流。辅助模块为DC/DC变换器，它不仅具有输出电压的快速调节能力和多输出功能，而且在市电正常的情况下，电池充电器能为电池提供充电电流。
2.1    电路分析
    如图2所示，主电路模块为一个反激式变换器，它通过整流器与交流输入相连，其输出由两个串联电容C1，C2组成，其中C1和负载并联，作为整个变换器的输出；而C2则作为储能元件。辅助模块同样为反激式变换器，它从电容C2中吸收能量，从而保证输出电压具有快速调节的能力，同时，还可以在市电不正常时保持输出电压稳定。由于变换器中电容C1，C2所处的位置使能量只经过单次处理，因而整个变换器的效率变得很高。


  主模块和辅助模块的控制级虽然各自独立工作，但是都和各自的无效时间同步，从而确保能量正确地传送到负载。此外，充电器的控制级和两个模块也相互独立，可以在负载电流固定的条件下工作。
    无论主模块工作在连续模式或是不连续模式下，都可以获得较高的功率因数。而具体的工作模式还要根据负载的特性和等级来确定。辅助电路也可以工作在两种模式下，但是，在选择工作模式时一定要仔细，因为，它总是在市电不正常时或暂时掉电的情况下工作的。此外，要说明的一点是，变换的稳定性和输出电压的快速调节能力只和辅助模块的控制级有关。
    充电器是一个降压型变换器，它和电容C2并联，并把从电容C2吸收的能量用来给负载提供电流或对电池进行充电。充电器工作在电流连续模式，可以在高频或低频时获得低谐波的负载电流。
2.2    工作模式讨论
    变换器可以在三种模式下工作：普通模式，充电模式和后备模式。
    在普通模式中，变换器可以等效为两个反激式变换器，等效电路如图3所示.......

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这样的线路好复杂啊，AC的比较好做，DC的要转换好几次。