本論文研究以無橋式升壓型轉換器作為主動式功因校正電路,在切換週期 下,利用狀態空間平均法推導電流迴路的轉移函數,以此設計控制器使輸入電流 追隨命令電壓 ,達到高功因性能;而在半線電壓週期 下,利用平均功率法推導輸出電壓迴路的轉移函數,並以此設計控制器使得輸出電壓維持在一定值,達到穩壓性能。
傳統的升壓型轉換器做為功因校正電路時,在整流器上有較高的導通損失,導致效率低落,如能減少整流器上的損失,必能提升整體電路的效率。本論文所使用的轉換器其結構簡單,省略了橋式整流,在大功率應用場合下,具有高效率的優勢。在功因校正與穩壓控制器設計上,利用 模型匹配(model-matching)方式,設計PID控制器,並建構出控制器的參數空間,在參數空間內做最佳化(optimization)及強健性(robustness)設計。
實作上分別以類比控制IC L4981及數位控制DSP TMS320F2812為核心,研製高功因無橋式升壓型AC-DC整流器。在類比控制實作中,整流器規格為輸入電壓90 ~ 265 、輸出電壓400 V、最大輸出功率600 W;在數位控制的實作中,整流器規格為輸入電壓90 ~ 130 、輸出電壓400 V、最大輸出功率600 W。最後,藉由量測結果驗證了轉換器具有高功因特性,且符合國際電流諧波規範,輸出電壓在輸入電壓振幅變動與負載變動之下,都能具有良好的穩壓性能。類比控制整流器之最高效率可達到98.3%;數位控制整流器最高效率可達到94%,顯示轉換效率優於傳統升壓型轉換器。