基于单相交错式PFC变换器的磁集成PFC电感研究

doi:10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.05.010

电器与能效管理技术 ›› 2026, Vol. 0 ›› Issue (5): 69-77.doi: 10.16628/j.cnki.2095-8188.2026.05.010

基于单相交错式PFC变换器的磁集成PFC电感研究

孙亚轩¹, 刘朝辉¹, 叶小莉¹, 王进鹏², 林苏斌²

¹ 比亚迪汽车工业有限公司, 广东深圳 518118
² 福州大学电气工程与自动化学院, 福建福州 350108

收稿日期:2025-12-23 出版日期:2026-05-30 发布日期:2026-06-09
作者简介:孙亚轩(1979—),女,博士,高级工程师,主要从事物理相关的技术研究。|刘朝辉(1980—),男,硕士,工程师,主要从事器件及仿真技术研究。|叶小莉(1991—),女,硕士,工程师,主要从事磁性元器件开发设计。

Study on Integrated Magnetics for PFC Inductor in Single-Phase Interleaved PFC Converter

SUN Yaxuan¹, LIU Chaohui¹, YE Xiaoli¹, WANG Jinpeng², LIN Subin²

¹ BYD Auto Industry Co., Ltd., Shenzhen 518118, China
² College of Electrical Engineering and Automation, Fuzhou University, Fuzhou 350108, China

Received:2025-12-23 Online:2026-05-30 Published:2026-06-09

摘要/Abstract

摘要：

PFC电感是影响功率因数校正电路功率密度的核心元件。基于三路交错并联PFC变换器,开展耦合集成PFC电感的研究。在对电路工作原理分析基础上,结合耦合集成PFC变换器的等效解耦分析,明确了输入电流纹波等效电感、稳态电感的关键影响因素,设定了在输入电流纹波不变情况下,减小磁件体积的设计目标,理论推导了电感电流纹波比与占空比、耦合系数的定量关系。建立了直流磁通分析、交流磁通分析的等效磁路模型,明确了交、直流磁通分布特性及电路-磁路参数映射规律,为集成PFC电感设计提供理论依据,并确定了耦合集成的设计方案。最后,通过电路-磁路联合仿真及试验验证了磁集成设计理论分析的正确性。

关键词: 交错并联, PFC电感, 磁集成, PFC变换器

Abstract:

PFC inductor is the core component of power factor correction circuit,which directly affects the power density of PFC converter.Based on a three-way interleaved parallel PFC converter,the coupling integration of PFC inductors is investigated.Based on the analysis of the working principle of the circuit and the equivalent decoupling analysis of the coupled integrated PFC converter,the key influencing factors of the equivalent inductance and steady-state inductance of the input current ripple were clarified.The design goal of reducing the volume of the magnetic component was set under the condition of constant input current ripple.The quantitative relationship between the inductance current ripple ratio,duty cycle,and coupling coefficient was theoretically derived.We have established equivalent magnetic circuit models for DC magnetic flux analysis and AC magnetic flux analysis,clarified the distribution characteristics of AC and DC magnetic flux,as well as the mapping law of circuit magnetic circuit parameters,providing theoretical basis for the design of integrated PFC inductors,and determined the design scheme of coupling integration.Finally,the correctness of the theoretical analysis of magnetic integration design was verified through circuit magnetic joint simulation and experimental verification.

Key words: interleaved parallel connection, PFC inductor, magnetic integration, PFC converter

中图分类号:

TM476

孙亚轩, 刘朝辉, 叶小莉, 王进鹏, 林苏斌. 基于单相交错式PFC变换器的磁集成PFC电感研究[J]. 电器与能效管理技术, 2026, 0(5): 69-77.

SUN Yaxuan, LIU Chaohui, YE Xiaoli, WANG Jinpeng, LIN Subin. Study on Integrated Magnetics for PFC Inductor in Single-Phase Interleaved PFC Converter[J]. LOW VOLTAGE APPARATUS, 2026, 0(5): 69-77.

图/表 20

图1

图2

表1

图3

表2

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参考文献 14

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电感电压	1	2	3	4	5	6
u_L₁	U_a	U_b	U_b	U_b	U_b	U_b
u_L₂	U_b	U_b	U_a	U_b	U_b	U_b
u_L₃	U_b	U_b	U_b	U_b	U_a	U_b

电感电压	1	2	3	4	5	6
u_L₁	U_a,U_a	U_a,U_a	U_a,U_a	U_b,U_a	U_b,U_a	U_b,U_b
u_L₂	U_b,U_a	U_b,U_b	U_a,U_a	U_a,U_a	U_a,U_a	U_b,U_a
u_L₃	U_a,U_a	U_b,U_a	U_b,U_a	U_b,U_b	U_a,U_a	U_a,U_a

k	匝数	电感因数/(H·N^-2)
k	匝数	边柱与磁轭(上下)	边柱气隙	中柱 (上下)	中柱气隙
-0.2	26	4.4×10^-5	5.0×10^-7	3.6×10^-4	1.51×10^-6
-0.3	30	3.7×10^-5	6.2×10^-7	2.8×10^-4	8.21×10^-7
-0.4	37	2.9×10^-5	8.7×10^-7	1.9×10^-4	4.36×10^-7
-0.2	34	2.7×10^-5	3.0×10^-7	1.6×10^-4	8.86×10^-7
-0.3	26	4.8×10^-5	8.2×10^-7	2.8×10^-4	1.09×10^-6

电感类型	输入电流纹波等效电感/μH	稳态等效电感/μH	一路电感电流纹波/A
分立电感	184.5	184.5	9.345
耦合集成电感	252.8	365.4	4.499

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