本論文主要是研究主動式功率因數修正（PFC）電路，並使用新式的AC/DC單端初級電感轉換器（Single Ended Primary Inductance Converter , SEPIC）為功率級，利用電感電流操作在連續導通模式之下，達到功率因數修正的目的。首先以平均狀態方式分析轉換器，再分析PI控制電路的功因修正電路工作原理，依據時域和頻域的分析結果，設計具有良好功率因數的系統。由於古典PI控制器的功因修正電路於電路負載為輕載時，功率因數會低落，針對此問題，本論文提出具強韌性的功率因數修正電路，與古典PI控制器及功因修正IC(UC3854)比較後，可於相同輕載情況下達到較高的功率因數。

This thesis mainly studies the active power factor correction circuit using a new AC/DC Single Ended Primary Inductance Converter (SEPIC). For power factor correction, inductor current is operated in the continuous conduction mode. First of all, the converter is analyzed by state space averaging method. Furthermore, the operational principle of PFC circuit with PI control law is analyzed. A good power factor system is then developed by time-domain and frequency-domain analysis. A classical PFC circuit with PI control law has low power factor when light load. In order to overcome problem, the thesis proposes a SEPIC circuit with robust performance. Compared with circuits using classical PI controller and PFC IC, the proposed system obtains higher power factor under the condition of the same light load.

中文摘要 I
英文摘要 II
目錄 III
圖目錄 VI
表目錄 XIV
第一章 緒論 1
1.1 研究動機 1
1.2 研究方法 1
1.3 論文架構 3
第二章 功率因數修正技術的發展 4
2.1 功率因數的定義 4
2.2 功率因數修正 6
2.2.1 功率因數修正技術的分類 7
2.2.2 功率因數修正的控制方法 10
2.3 主動式功因修正電路 10
2.3.1主動式功因修正電路工作原理 11
2.3.2 電力轉換器分類 11
2.3.3 電流型控制分類 15
第三章 SEPIC電力轉換器分析與設計 18
3.1 SEPIC轉換器工作原理 18
3.2 SEPIC轉換器連續與不連續導通模式的邊界條件 23
3.3 SEPIC轉換器元件規格選擇 25
3.4 SEPIC轉換器之狀態平均模式分析 26
第四章 比例積分型功率因數修正電路分析與設計 35
4.1 比例積分型功因修正電路分析與設計 36
4.1.1 電流與電壓迴路分析 37
4.1.2 平均狀態模型分析負載變動 44
4.1.3 硬體電路模擬 46
4.2 UC3854功因修正電路分析與設計 52
4.2.1 UC3854功能介紹 52
4.2.2 UC3854參數設計與硬體電路模擬 54
第五章 強韌型功率因數修正電路設計與分析與設計 57
5.1 電流與電壓迴路分析 58
5.2 平均狀態模型分析負載變動 61
5.3 硬體電路模擬 63
第六章 硬體電路建立與實驗結果 69
6.1 比例積分型SEPIC功因修正硬體電路 69
6.1.1 硬體電路規格與建立 69
6.1.2 實驗結果與數據 71
6.2 UC3854型SEPIC功因修正硬體電路 85
6.2.1 硬體電路規格與建立 85
6.2.2實驗結果與數據 86
6.3 強韌型SEPIC功因修正硬體電路 99
6.3.1 硬體電路規格與建立 99
6.3.2實驗結果與數據 99
6.4 綜合比較 113
第七章 結論與未來展望 118
7.1 結論 118
7.2 未來展望 119
參考文獻 120

[1]Powersim Inc., “PSIM User’s Guide,” 2003.
[2]P. C. Todd, “Unitrode Application Note. UC3854 Controlled Power Factor Correction Design,” Texas Instruments, 1999.
[3]L. Rossetto, G. Spiazzi and P.Tenti, “Control Techniques for Power Factor Correction Converters,” PEMC, pp. 1310 -1318, 1994.
[4]Hadi Y. Kanaan, Kamal Al-Haddad, and Farhat Fnaiech, “Switching Function Based Modeling and Control of a SEPIC Power Factor Correction Circuit Operating in Continuous and Discontinuous Current Modes,” IEEE ICIT, vol. 1, pp.431 - 437 , 2004.
[5]Hadi Y. Kanaan and Kamal Al-Haddad, “A Comparative Analysis of Nonlinear Current Schemes Applied to a SEPIC Power Factor Corrector ,” IECON 32nd Annual Conference of IEEE , pp.1104-1109 , 2005.
[6]L. H. Dixon, “High Power Factor Preregulator Using the SEPIC Converter,” Unitrode Seminar SEM900, Topic 6, 1993.
[7]Ned Mohan, Tore M. Undeland and William P. Robbins, “Power Electronics：Converters, Applications, and Design,” Wiley, 2nd, 1998.
[8]National Semiconductor, “LM3478 High Efficiency Low-Side N-Channel for Switching Regulator,” 2001.
[9]Rudy Severns and Hal Wittlinger, “High Frequency Power Converters,” Intersil Semiconductor, 1994.
[10]Spiazzi G.. and Mattavelli P., “Design criteria for power factor preregulators based on SEPIC and Cuk converters in continuous conduction mode,” IEEE, Industry Applications Society Annual Meeting, vol. 2, pp.1084-1089, 1994.
[11]Texas Instruments, “High Power Factor Preregulator UC1854 UC2854 UC3854,” 1999.
[12]Manjing Xie, “Digital Control For Power Factor Correction,” Virginia Polytechnic Institute and State University, Master, 2003.
[13]Garcera G.., Figueres E., Pascual M. and Benavent J. M., “Novel Analog Adaptive 3-Loop Average Current Mode Control of Parallel DC-DC Converters,” IECON 02, vol. 1, pp.603-608, 2002.
[14]Tzuen-Lih Chern, Jia-Shing Wong and Jiluo “Robust Integral Structure Control for AC Induction Motor Servo Drives,”IEEE IEMDC, pp.293-299, 2001.
[15]黃大峰, ”考量系統整體效率與板材空間需求 慎選DSC升降壓電源供應架構,”新電子科技雜誌第236期11月號, 民國94年.
[16]鄭凱方, ”主動式功因修正電路模型建立與設計, ”中山大學碩士論文, 民國94年.
[17]吳振嘉, ”主動式功率因數修正控制器電路之研究,”中山大學碩士論文, 民國94年.
[18]宋自恆,林慶仁, ”功率因數修正之原理與常用元件規格,”新電子科技雜誌第217 期4月號, 民國93年.
[19]張家榮, ”不需輸入電壓感測之主動型功因修正AC/DC轉換器的研製,”中山大學碩士論文, 民國95年.
[20]梁適安, ”交換式電源供應器之理論與實務設計, ”全華科技圖書, 民國93年
[21]方嘉隆, ”高效能主動功因修正電路研製,”中山大學碩士論文, 民國95年.