单级AC/DC变换器带PFC和混合全桥整流器的设计与实验评估

工程科学与技术，国际期刊21（2018）189完整文章一种带PFC和混合全桥整流的Nor Azura Samsudin，Dahaman IshakAhmad，Ashraf Bani Ahmad电子电气工程学院，马来西亚Sains大学，工程学院，14300 Nibong Tebal，Pulau Pinang，Malaysia阿提奇莱因福奥文章历史记录：2017年11月30日收到2018年2月2日修订2018年3月3日接受2018年3月11日在线提供保留字：LED路灯AC/DC转换器功率因数校正LLC谐振全桥整流器A B S T R A C T本文提出了一种单级AC/DC变换器与PFC和混合全桥整流器的设计和实验评估，为LED路灯供电。该变换器由一个LLC谐振回路、两个升压电路和一个共用电感组成通过在电路的次级侧结合继电器开关，输出级可以作为两种不同类型的整流器操作：第一种是作为全桥整流器，第二种是作为全桥倍压整流器。所提出的转换器被设计为接收240 V，50 Hz的单相交流电源作为其输入。利用MATLAB Simulink从功率因数校正、效率、总谐波失真和母线电压等方面分析了该变换器的实验结果和性能。该变换器的功率开关管和输出二极管分别工作在零电压开关和零电流开关条件下，可以实现软开关特性。此外，当继电器开关闭合时，输出电压比继电器开关打开时高两倍。混合全桥整流和全桥倍压整流的变换器的最大效率分别为92.6%和93.3%。©2018 Karabuk University. Elsevier B.V.的出版服务。这是CCBY-NC-ND许可证（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。1. 介绍发光二极管（LED）灯由于其节能、寿命长、发光效率好和维护成本低等良好特性而成为最知名的灯类型。LED灯适用于各种场所和领域，如家庭、商业或办公楼、工厂、户外场所和汽车。然而，LED灯性能的评估取决于LED驱动器的功率因数校正（PFC）、效率和总谐波失真（THD）的测量值[1开关模式功率转换器由于其高效率、更小的重量和尺寸等优点而在工业、商业和住宅领域得到普及[5有源功率因数校正（PFC）采用开关电源（SMPS）方式，可以使功率因数达到1。有PFC应用的几种工作模式，如连续传导模式（CCM）、边界传导模式（BCM）和*通讯作者。电子邮件地址：dahaman@usm.my（D. Ishak）。由Karabuk大学负责进行同行审查不连续导通模式（DCM），但CCM和PWM已广泛用于升压转换器[9然而，最近，工程师们开始在SMPS上部署更高的开关频率，这导致脉宽调制转换器中的开关损耗更大，从而降低了效率[13，14]。大多数基于LED照明的降压转换器通常适用于一般AC输入。这些转换器采用高效的无变压器驱动器，并具有输出电容较小、输出电压较低的优点。然而，如果没有适当的隔离，这些转换器需要额外关注保护要求[15而基于LED照明的升压变换器通常更适合于大功率LED的串联并且易于设计以实现高系统效率。与降压转换器相比，升压转换器的开关和LED照明负载都连接到公共地，这对LED电流检测有很大帮助。然而，这些升压转换器的输出电流通常具有较大的纹波.因此，需要大电容器，这可能影响LED调光能力[18，19]。降压-升压转换器是低功率和中等功率LED照明应用的非常有吸引力的选择，其设计成本较低。当然，对于一个电感器，转换器类似地https://doi.org/10.1016/j.jestch.2018.03.0032215-0986/©2018 Karabuk University.出版社：Elsevier B.V.这是一篇基于CC BY-NC-ND许可证的开放获取文章（http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/）。可在ScienceDirect上获得目录列表工程科学与技术国际期刊杂志主页：www.elsevier.com/locate/jestch190N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189被认为等同于基于反激式转换器的Transformer。尽管转换器能够作为降压或升压电路运行，但转换器也会产生负输出电压[20，21]。反激变换器可以获得高的功率因数，同时具有输出电流调节能力。由于高开关损耗，这些转换器的效率低于87%。因此，为了在高功率应用中实现这些转换器，需要降低回扫Transformer的漏电感和寄生电容，以获得更好的性能[22，23]。工作在DCM模式下的Buck、Boost和Buck-Boost变换器通常被用作初级侧的PFC电路，而在反激式变换器中，它们被应用在次级侧以调节输出电压。因此，谐振转换器拓扑结构被认为是可能的解决方案之一。谐振拓扑结构，也称为谐振槽电路，有三种基本类型：串联，并联和串并联。它们由电容器和电感器等电抗元件组成。串联和并联谐振拓扑结构由单个电容器和电感器元件组成，但是串联-并联谐振拓扑结构由：（a）两个电容器和一个电感器（LCC谐振拓扑结构）;或者（b）两个电感器和一个电容器（LLC谐振拓扑结构）组成。然而，LLC谐振型是最流行的转换器[24当使用谐振回路时，半导体开关可以在零电流开关（ZCS）或零电压开关（ZVS）条件下工作，这导致开关损耗的降低，并允许转换器在高开关频率下工作[28研究人员在[32]中提出了一种具有两个总线电容器的ZVZCS单级PFC AC-DC半桥转换器。这种转换器实际上是一个低成本的设计，可以产生一个很好的regulated输出与高功率因数，但这种转换器是不适合高输入电压的应用，由于其高总线电压是输入电压的两倍。因此，它导致电容器上的更高额定功率和功率开关上的更大应力。在[33]中，研究人员对带PFC升压转换器的单级LLC谐振进行了分析和设计，以确保总线电容器电压具有合适的值。他们还推导出了输出功率之间的关系，升压PFC变换器和LLC变换器，但它不适合高输入电压。另一位研究人员在[34]中提出了一种基于LLC串联谐振转换器的LED驱动器，具有在CCM中操作的PFC升压转换器，以及在ZVS下工作的准半桥谐振转换器，以减少开关损耗。所提出的转换器实现了驱动高亮度LED灯所需的恒定电压和电流，但与单级AC/DC转换器相比，它具有高DC总线电压电平和高成本。在[35]中提出了一种基于双LLC谐振回路的单级LED驱动器，用于数字控制的汽车前照灯。这种变换器具有较小的电流应力的功率开关和适用于高输入电压的应用，因为它保持了总线电压恒定为小于350-V的。然而，该变换器由两个谐振回路电路，这可能会增加转换器的大小。本文提出了一种具有LLC谐振回路的双升压电路和共用电感的单级AC/DC变换器。两个升压电路均工作在PWM模式，实现了良好的PFC功能。这种拓扑结构适合在高输入电压条件下工作，因为总线电压几乎与峰值输入电压处于同一水平。本研究的目的是改善所提出的转换器的性能，使转换器能够在输出级作为混合全桥整流器，具有更好的效率。通过在输出级连接一个继电器开关，输出电压可以从以下两种方式获得：全桥整流器或来自全桥倍压整流器。2. 说明和电路图所提出的具有PFC和混合全桥整流器的单级AC/DC转换器的电路图如图所示。1.一、它由以下部件组成：交流电压源Vin;全桥整流器Di1、Di2、Di3和Di4;两个分压电容器C1和C2;升压电感器Lb;两个电源开关SW1和SW2，带有两个缓冲电容Cs 1和Cs2;以及两个寄生二极管，Dp1和Dp2;两个升压二极管，Db1和Db2;总线电压电容器Cbus; LLC谐振回路，其由串联谐振电容器Cr、串联谐振电感器Lr和磁化电感器Lm组成;功率Transformer、四个输出二极管Dr1、Dr2、Dr3和Dr4;两个输出电容器Co1和Co2;继电器开关SWr;以及输出负载电阻器Rled。分压电容器C1和C2中的每一个都具有一半的DC输入电压。电容器C1和C2被认为是所提出的变换器的直流输入电压的源，其也作为直流输入电压的滤波电容器工作。有两个PFC升压电路，都共享总线电容，C总线和升压电感，Lb，这导致在建议的转换器中的无源元件的数量减少功率开关SW1和SW2以LLC谐振转换器的半桥结构的形式连接。输出二极管以全桥整流的形式连接，输出电容与输出波整流器串联和并联。继电器开关SWr的一端连接在两个输出电容器Co1和Co2之间，另一端连接在桥式整流器的二极管Dr2和Dr3之间。继电器开关有两种状态，SW r操作，打开（0）或关闭（1），如图所示。 二、3. 工作原理及稳态分析该变换器在一个开关周期内可分为8种工作模式。当SW r打开时，如图1A和1B所示的这八种操作模式的关键稳态波形和等效电路。3和4所示。下面解释第一个半周期的操作细节，此后，将阐明将继电器开关SWr模式1（t0-t1）：在该模式开始时，电源开关SW1的缓冲电容器Cs1已经被放电，完全由反向流动的谐振电流ILr换句话说，电流流过开始导通的功率开关SW1的寄生二极管Dp1因为，排水管-Fig. 1.提出的具有PFC和混合全桥整流器的单级AC/DC转换器的电路图。N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189191联系我们图二.带继电器开关的输出级（a）当继电器开关时，SWr断开（全桥整流器），（b）当继电器开关时，SWr闭合（全桥倍压器）。图三.所提出的变换器在一个开关周期内的关键稳态波形。源极电压Vds1为零值，栅极信号Vgs1为高，因此SW1以ZVS状态导通升压电感Lb通过Dp1、Cbus、Db2和C2释放其能量。在功率Transformer的次级侧，Dr1和Dr2被接通，并且电流流过它们以向负载提供能量，并且随后对两个输出电容器Co1和Co2充电。当ILr在时间t1变为零时，该模式结束。模式2（t1-t2）：在时间t1，谐振电流开始流经功率开关SW1、谐振电感Lr和磁化电感器，Lm在正向（正），因此，模式在该模式结束时，在时间t3，ILm和ILr达到相同的值。模式4（t3因此，流过电力变压器的初级绕组的电流为零，这意味着电力Transformer的次级侧独立于电力变压器的初级侧，因此，输出二极管Dr1和Dr2在ZCS状态下关断。因此，输出电容Co1和Co2必须向输出负载Rled提供能量。在该模式期间，磁化电感器Lm与谐振电感器和谐振电容器Cr钳当栅极信号Vgs1关断时，该模式结束。谐振电流的极性，ILr在时间t4反转，并且模式转变的剩余半个周期由对称模式发起。对于平衡运行，稳态分析的时间t4-t8与模式1-4的时间t4-t8与模式1-t8的时间t4当继电器开关SWr闭合时，所提出的变换器的初级侧的稳态波形和等效电路的八种模式（t0-t8这种影响只发生在电路的次级侧，它作为一个全桥倍压整流器工作，如图所示。 五、如图所示。 5在模式（t0-t3），输出二极管，D r 1导通，而输出二极管，D r 4关断，输出电容器，itor，C o 1在正半周期充电。在模式（t3-t4对于模式（t4-在模式（t7-t8因此，输出电压高两倍。4. 设计考虑本节将逐步介绍用于提供LED灯的拟议单级AC/DC转换器（带PFC和混合全桥整流器）的设计说明所有的设计步骤和方法将在本节中讨论该转换器的仿真模型和实验室原型也被LED驱动器的设计规格如表1所示。4.1. PFC电路LED驱动器的前端是一个PFC电路，它由两个升压电路连接到半桥功率开关LLC谐振电路。升压电路的输入端由两个电容组成，作为直流输入滤波电容。两个输入电容C1和C2的值可以计算为[36]，二极管，Dp1关断。在该模式结束时，升压电感器Lb完全放电，并且升压二极管Db2关断，直到升压电流ILb达到零。CILb峰值1 2Vpeakfs;minð1Þ模式3（t2在该模式期间，由于电流流过功率Transformer的初级绕组，在谐振电流ILr和磁化电流ILm之间存在高电流差在次级侧，次级电流开始流过输出二极管Dr1和Dr2，并增加与正弦形状，直到它达到其中，ILb（peak）和V（peak）分别是升压电感器的峰值电流和电压Lb假设在最坏情况下，ILb（峰值）的峰值为4 A，最小开关频率fs，min为35 kHz，C1和C2的电容值为330 nF。因此，升压电感器Lb的最大值和最小值以及相应的峰值电流ILb（peak）可以计算为[37]，峰值，然后下降到零。因此，在此期间，最大功率由输出电容Co1和Co2提供给负载Lb¼2峰值16fs P输出.0：5-4V峰值6p V总线ð2ÞGVΣ192N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189¼¼见图4。 提出的转换器的模式1-8的等效电路图五.当继电器开关SW r闭合时，模式1-8的输出级的等效电路表1设计规格。参数标称值输入电压，V（240 VAC）输入频率，fin50-Hz谐振频率，fr90-输出功率，Po50-占空比，D50%很容易确定。假设母线电压Vbus等于ILb峰2 V总线-V峰值2V峰值8LbVbusfsð3Þ380-V和继电器开关SWr断开时的输出电压和闭合分别等于50-V和100-V，则变压器匝数比n可以定义为[36]，其中，g和P_out是估计的效率和输出功率，所提出的转换器。因此，升压电感的值为210m H。4.2. Transformer匝数比的确定，n在谐振频率处，谐振变换器的电压增益等于1，并且Transformer匝数比可以是当SWr断开时，nV总线2V输出并且当SWr闭合时，nVbusVoutð4Þð5Þ¼N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189193SECfrCrR eqSEC;ffiffiffiffinr minf2nfn因此，Transformer匝数比n= 4用于缠绕功率Transformer。4.3. 等效负载电阻Req由于LED不是纯电阻负载，因此等效负载电阻Req可以根据输出电压而变化。在这项研究中，输出电压可以被假定为约50-V和100-V的全桥整流器和全桥倍压整流器，分别在额定输出功率为100-W。因此，等效负载电阻Req由[38，39]给出，当SWr断开时，表2所提出的转换器的设计参数参数符号值升压电感器Lb210m H谐振电感器Lr100m H磁化电感器Lm900m H电容器C1，C2330 nF，330 nF总线电容器C总线330米谐振电容器Cr15 nF输出电容器Co1，Co 2330m F，330m F开关频率fs100 kHz哪里n2 Vf 8n2LmReq¼I秒1/4p2RledLED电感比，K¼Lr归一化频率，fnfs并且当SWr闭合时，品质因数，Q<$qLr1。n2Vf 2n2Req¼I秒1/4p2RledLED基于图 6、电感比的选取值应高一些，即，K= 9时，品质因数的最佳值因此，等效负载电阻Req= 325X这两种情况。4.4. LLC谐振电路为了使LED驱动器在ZVS区域中操作，电感比K和品质因数Q的所选参数是非常重要的。在本研究中，满足LED驱动器在无源条件下工作的K和Q的函数由下式给出：QpK≤1<$80该变换器拓扑的电压增益是使用基波近似（FHA）的方法。这种方法被用来研究LLC谐振回路的特性。通过绘制不同Q值的电压增益方程，如图6所示，可以得到满足方程的K和Q（8）可以从图中选择。曲线的特性可以由负载效应当继电器开关SWr断开和闭合时，LLC谐振槽电路的电压增益关系如下：Q= 0.26。因此，K和Q的选定值允许最大电压增益，这可以提供更高的输出功率。LLC谐振回路由谐振电容Cr、漏感LR和功率Transformer磁化电感LM三个最小谐振电容Cr，min的值如[40]所示，P输出C 10;4 nV输出（最小值）20 V总线-nV输出（最小值）谐振电容的计算值为15 nF。同时，漏感Lr和磁化电感Lm可以计算为，Lr¼ CrQ× Req211Lm<$ K× Lr12mmLr和Lm的计算值分别为100mH和900mH。表2中给出了为模拟模型和实验室原型所选的电路参数的适当值。Vout1 K9英寸Vbus¼2nr.ffi ffi1ffiffiffi ffiþffiffiffiffi ffiKffiffiffi ffi—ffiffiffiffiffi ffi1ffiffiΣffiffi ffi2ffiffi ffiþffiffiffiffi ffi.ffiffiffifffiffiffiffiffi-ffiffiffiffiffi1ffiffiffiΣffiffiffi2ffiffiQffiffiffiffi2ffiffiKffiffiffi2ffiffi2005年。仿真模型和实验室原型利用MATLAB Simulink软件对所提出的变换器电路进行了仿真。然后，所提出的转换器的原型开发和测试进行实验室实验。5.1. 仿真模型在MATLAB Simulink中建立了该变换器的仿真模型，以验证其操作的可行性和准确性，如图所示。7.第一次会议。 图图8（a）示出了用于在100 kHz的开关频率fs下分别为功率开关SW 1和SW 2生成栅极信号Vgs1和Vgs2的仿真模型。fs的值通过使用滑块增益（Iref）块来控制占空比D被选择为接近50%。 图图8（b）示出了用于计算功率因数和效率的测量块的仿真模型。5.2. 实验室原型见图6。 LLC谐振变换器在电感比下的电压增益曲线，K= 9。图9（a）和（b）示出了所提出的转换器的实验室原型的照片。从图9（a）中可以看出，所提出的转换器由PFC升压电路、LLC谐振电路和PWM整流电路组成。194N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189见图7。 所提出的转换器的仿真模型。图8.第八条。（a）门信号和（b）测量模块的仿真模型，用于估计功率因数和效率。图9.第九条。实验室原型（a）建议的转换器电路和（b）安装在LED路灯模块。储能电路、功率Transformer和全桥整流电路。LED驱动器被检查用于供应路灯模块，其与安装在如图所示的图 9（b）. 表3所示的设备和半导体组件中使用的这一建议的原型转换器已从不同的制造商来源。N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189195表3原型中使用的组件组件制造商部件编号PFC电路全桥整流器仙童半导体KBU8K输入电容器Panasonic electronicECW-FA2J334J升压二极管仙童半导体FFPF08S60SNTU升压电感磁芯村田电力解决方案60B104C总线电容器KemetALC10A331EE550PFC电路谐振控制器ST MicroelectronicsL6598功率开关（MOSFET）仙童半导体FCPF7N60谐振电容器Panasonic electronicECW-F6103HLBTransformer铁芯EPCOSETD 39/20/13输出二极管MULTICCOMPMBR1010输出电容器KemetR60ER54705040KLED灯BridgeluxVero 10阵列系列6. 结果和讨论该转换器的目的是提供100-W的pro-totype的LED路灯。实验结果和性能的建议转换器进行了评估和比较时，继电器开关，SWr分别打开和关闭。为了测量实验原型的电流和电压，所使用的电流探针来自Keysight，序列号为N2783 B 30 A/100 MHz，所6.1. 稳态波形仿真和实验结果在两种情况下：继电器开关打开或关闭所描述下面首先，在输出负载功率为100 W，输入电压为240 V的条件下，测量了继电器开关SWr断开时的仿真结果。图10（a）和（b）分别示出了来自AC源的输入电流Iin和输入电压Vin的仿真和实验波形。从图10（a）中可以看出，峰值输入电压和电流为340 V和0.63-A。同时，在图10（b）中，输入峰值电压约为340 V，峰值电流约为1 A。从图10可以看出，输入电流具有正弦形状并且与输入电压波形同相。因此，所提出的转换器具有实现PFC的能力，因为输入AC电流几乎与输入AC电压同相图11（a）和（b）分别示出了所提出的转换器的升压电感器电流ILb的仿真和实验波形。可以观察到，升压电流呈锯齿形，并且其工作在边界导电模式。因此，升压电路的PFC被确认为工作在PWM，以提高输入功率因数。图图12（a）和（b）分别示出了电源开关SW 1和SW 2处的漏源电压V ds1和V ds2以及栅极信号电压V gs1和V gs2的模拟和实验波形。两个栅极信号都由谐振控制器产生，它们之间具有50%的占空比和小的死区时间，以确保两个栅极信号波形不会朝向彼此交叉传导漏极-源极电压连续增加和减少，直到在过渡结束时彼此重叠。由于每个功率开关管两端的电压等于母线电压的一半，因此，功率开关管之间的电压应力相等。图13（a）和（b）分别显示了在100 kHz的开关频率下功率开关1的漏源电压Vds1、谐振电流ILr和次级电流Isec的模拟和实验波形。从图13中可以观察到，谐振电流ILr在低于谐振的情况下见图10。 给出了交流电源输入电流Iin和输入电压Vin的图十一岁升 压 电 感 器 电 流 I L b 的（a）仿真和（b）实验波形。196N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189图12个。功率开关SW1和SW2处的漏源电压Vds1和Vds2以及栅极信号电压Vgs1和Vgs2的（a）模拟和（b）实验波形。图13岁功率开关SW1和SW2处的漏源电压Vds1和Vds2以及栅极信号电压Vgs1和Vgs2的（a）模拟和（b）实验波形。当 开 关 频 率 小 于 谐 振 频 率 时 。 因 此 ， 二 次 电 流 ， 我 秒 工 作 与discontin- ued电流。图图14（a）和（b）分别示出了功率开关1的栅极信号电压Vgs 1与漏极-源极电压Vds1的模拟和实验波形。从图中可以看出，两个功率开关SW1和SW2在ZVS操作中在转换器的初级侧处导通。同时，图15（a）和图15（b）分别示出了功率Transformer的漏极-源极电压Vds1与次级电流Isec次级电流I秒下降到零值，并且输出二极管在零电流条件下完全关断。因此，输出二极管在次级侧以ZCS条件操作。转换器.因此，该变换器实现了软开关特性，从而在电路的初级侧和次级图16（a）和图16（b）示出了分别在100-W的额定输出功率下当继电器开关SWr断开和闭合时输出电压V_out和输出电流I_out 从图 16（a）中，最大输出电压约为50 V DC，平均输出电流为2 A DC。同时，电压纹波和电流纹波分别为0.4 V（0.8%）和20 mA（1%）。当继电器开关闭合时，最大输出电压约为100 V DC，平均输出电流为1 A DC，如图所示。 16（b）.另一方面，图17（a）和图17（b）示出了在以下情况下的输出电压V_out和输出电流I_out的实验波形：图十四岁栅极信号Vgs1与功率开关1两端的漏源电压Vds1的（a）模拟和（b）实验波形N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189197图十五岁（a）具有次级电流Isec的漏源电压Vds1的模拟和实验波形。图十六岁当（a）继电器开关SWr断开和（b）继电器开关SWr闭合时，输出电压Vout和输出电流Iout的仿真波形。图17.在额定输出功率为100 W时，（a）继电器开关SWr断开和（b）继电器开关SWr闭合时的输出电压Vout和输出电流Iout继电器开关SWr分别断开和闭合。从图17（a）中可以看出，输出电压的最大值Vout为56-V在额定输出功率为100 W时，平均输出电流Iout为1.9A，电压纹波为2 V（3.6%），电流纹波为130 mA（6.8%）。同时，当继电器开关SWr如图17（b）所示闭合时，输出电压Vout和输出电流Iout的值分别为110 V和1.2 A。电压纹波约为7V，占6.4%，电流纹波约为300mA，占25%。从图如图16和17所示，可以观察到模拟结果与实验结果几乎一致。但是，数值存在细微差异，可能是原型中使用的组件的参数公差所致。LED驱动器的输出电流纹波范围可以在10%和40%[41]。因此，两种情况下的电流纹波仍在可容忍的限度内。6.2. 建议转换器基于LED的特性从以前的值，其中实现了恒定的电流和电压，所提出的单级AC/DC转换器是适合于LED路灯应用。表4（a）和（b）分别显示了当继电器开关SWr打开和关闭时，所提出的转换器的实验室原型的实验结果和性能。输出功率在恒定的240 V交流电压输入下变化。输出功率可以通过调节谐振控制器的开关频率来改变。198N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189表4所提出的转换器的性能。Po（W）PF总谐波失真（%）g（%）Vbus（V）仿真实验仿真实验继电器开关断开1000.980.9514.520.592.6340900.970.9514.717.091.5345800.970.9514.917.991.3350700.960.9421.018.591.1380继电器开关闭合1000.990.9715.217.593.3350900.980.9615.417.892.6360800.980.9515.518.191.3365700.970.9419.719.290.6370根据表4（a），功率因数（PF）在整个测量过程中几乎保持输出功率为100W时，功率因数为0.95此外，电流总谐波失真和效率的建议转换器略有增加，通过增加输出功率。在输出功率为100 W时，测得的电流THD为20.5%，效率为92.6%根据设计规范，在额定输出功率为100 W时，测得的总线电压V总线为340 V从表4（b）可以看出，功率因数高于0.94，而电流THD低于19.2%，效率高于90.6%，母线电压低于370 V。在100 W的满载条件下，测得的功率因数，电流THD和效率分别为0.97，17.5%和93.3%此外，在满载条件下，总线电压V总线为350 V这还是可以接受的然后根据图中的性能对实验结果进行比较。图18示出了输出功率与功率因数的关系。可以看出，当输出功率增加时，功率因数略有增加。从图中可以看出，当继电器开关SWr在满载条件下闭合时，仿真和实验分别在0.99和0.97处实现最高功率因数。结果表明，基于PFC和混合全桥倍压整流的单级AC/DC变换器能够实现良好的功率因数校正。图19示出了输出功率相对于电流THD的性能。随着输出功率的增加，电流THD略有下降。从图中可以看出，当继电器开关SWr闭合时，仿真和实验结果分别在0.99和0.97处获得最高功率因数。图18. 输出功率与功率因数的关系。图19.输出功率与THD之间的关系。满载状态此外，从图中可以看出，当继电器开关SWr闭合时，从实验中获得了17.5%的最低电流THD。同时，通过仿真得到继电器开关SWr闭合时的电流THD为15.2%。图20示出了所提出的转换器的输出功率与效率g的关系。可以注意到，当输出功率增加时，转换器的效率明显增加。当继电器开关SWr闭合时，在满载运行期间测得的最高效率为93.3%。因此，建议的单级AC/DC变换器基于PFC与混合全桥倍压整流器具有更好的效率相比，这两个建议的转换器。图20. 输出功率与效率的关系。N.A. Samsudin等人/工程科学与技术，国际期刊21（2018）189199图21. 输出功率与总线电压的关系。图21示出了输出功率与总线电压V总线的关系。随着输出功率的增加，变换器母线电压逐渐接近设计值。可以观察到，在100-W的满载条件下，当继电器开关SWr打开时，总线电压为340-V，而当继电器开关SWr闭合时，总线电压为350-V。从所提出的转换器之间的比较，它被发现，所提出的单级AC/DC转换器与PFC和混合全桥倍压整流器具有稍微更好的LED路灯应用的性能。7. 结论本文介绍了一种用于LED路灯供电的单级AC/DC变换器的设计和实验评估，该变换器具有PFC和混合全桥整流器。该变换器可以在额定输出功率下提供恒定的直流电压输出。当继电器开关SWr从断开变为闭合时，所提出的变换器的次级侧从全桥整流器变为全桥倍压整流器。采用全桥LLC谐振实现了软开关特性，降低了元件损耗，使功率开关管工作在ZVS状态。升压电路和输出二极管分别工作在双稳态工作和零电流工作状态。结果是从模拟模型和实验室样机在满负荷条件下的100-W.在这两种变换器中，具有PFC和混合全桥倍压整流器的单级AC/DC变换器表现出良好的效率、更高的功率因数和更低的电流THD，即，93.3%、0.97%和17.5%。由此得出结论，所提出的转换器可以用作LED路灯的驱动器。致谢作者要感谢马来西亚国立大学提供了所有必要的设施和设备，使这项研究成为可能。这项工作得到了马来西亚教育部基础研究资助计划（FRGS）203/PELECT/6071328的支持。引用[1] M. 阿里，M。Orabi，M.E.Ahmed，A.E.陈文辉，功率因数校正驱动器之设计，国立成功大学电机工程研究所硕士论文. 能量转换器。（2011）1-6。[2] B.李角，澳-地金，K.帕克湾，澳-地陈文龙，一种新型的单级PFC AC/DC变换器，电力电子学报，2007年，第7期，第 328页。[3] S. Ahmad，N.M.L.谭，一种无电解电容低功率AC-DC单级SEPIC-反激式LED转换器，J.电子计算机Eng.8（2016）105-111。[4] R. Petrella，A. Revelant，P. Stocco，一种在轻负载下提高光伏并网转换器功率因数的新建议，Proc. Int. Univ. PowerEng. 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