[實(shí)用新型]一種偽連續(xù)工作模式開關(guān)電源功率因數(shù)校正變換器

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200920078645.1
• 申請(qǐng)日: 2009-01-14
• 公開（公告）號(hào): CN201352760Y
• 公開（公告）日: 2009-11-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許建平;張斐;周國華;吳松榮;王金平;秦明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M1/42
• 分類號(hào): H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種偽連續(xù)模式下的功率因數(shù)校正控制方法及其裝置。

背景技術(shù)

近年來，電力電子技術(shù)迅速發(fā)展，作為電力電子領(lǐng)域重要組成部分的電源技術(shù)逐漸成為應(yīng)用和研究的熱點(diǎn)。電源作為各種電子設(shè)備必不可少的組成部分，其性能的優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)系統(tǒng)安全性和可靠性的高低。隨著電力電子器件制造技術(shù)和變流技術(shù)的進(jìn)步，開關(guān)電源以其效率高、功率密度高而確立了其在電源領(lǐng)域中的主流地位。開關(guān)電源多數(shù)是通過整流器接入電網(wǎng)的，傳統(tǒng)的整流器是由二極管或晶閘管組成的一個(gè)非線性電路。因此，傳統(tǒng)的開關(guān)電源存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)，即功率因數(shù)較低(一般僅為0.45～0.75)，它在電網(wǎng)中會(huì)產(chǎn)生大量的電流諧波和無功功率而污染電網(wǎng)，開關(guān)電源現(xiàn)已成為電網(wǎng)中最主要的諧波源之一。針對(duì)高次諧波的危害，從1992年起國際上開始以立法的形式限制高次諧波，傳統(tǒng)整流器因諧波遠(yuǎn)遠(yuǎn)超標(biāo)而面臨前所未有的挑戰(zhàn)。抑制開關(guān)電源產(chǎn)生諧波的方法主要有兩種：一是被動(dòng)法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或消除諧波；二是主動(dòng)法，即設(shè)計(jì)新一代高性能整流器，它具有輸入電流為正弦波、諧波含量低以及功率因數(shù)高等特點(diǎn)，即具有功率因數(shù)校正功能。開關(guān)電源功率因數(shù)校正研究的重點(diǎn)，主要是功率因數(shù)校正電路拓?fù)涞难芯亢凸β室驍?shù)校正控制集成電路的開發(fā)。現(xiàn)有Buck、Boost、Buck-Boost等多種功率因數(shù)校正電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。功率因數(shù)校正控制集成電路負(fù)責(zé)檢測(cè)變換器的工作狀態(tài)，并產(chǎn)生脈沖信號(hào)控制開關(guān)裝置，調(diào)節(jié)傳遞給負(fù)載的能量以穩(wěn)定輸出；同時(shí)保證開關(guān)電源的輸入電流跟蹤電網(wǎng)輸入電壓，實(shí)現(xiàn)接近于1的功率因數(shù)。控制集成電路的結(jié)構(gòu)和工作原理由開關(guān)電源采用的控制方法決定。對(duì)于同一功率電路拓?fù)洌捎貌煌目刂品椒〞?huì)對(duì)開關(guān)電源的穩(wěn)態(tài)精度及動(dòng)態(tài)性能等方面產(chǎn)生影響，因而控制方法的研究顯得日益重要。目前功率電路技術(shù)已經(jīng)較為成熟，控制方法成為關(guān)系到開關(guān)電源綜合性能的關(guān)鍵因素。一方面，電壓性、電流型等傳統(tǒng)的控制方法日趨完善，并在更多技術(shù)領(lǐng)域得到推廣；另一方面，新型控制方法不斷出現(xiàn)，有力地推進(jìn)了電源行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。

傳統(tǒng)的有源功率因數(shù)校正技術(shù)的研究集中在變換器工作在電流連續(xù)模式，其優(yōu)點(diǎn)是功率因數(shù)高，流過開關(guān)管的電流有效值小，因此廣泛應(yīng)用在中大功率場(chǎng)合。缺點(diǎn)是需要檢測(cè)輸入電壓的瞬時(shí)值、電感電流和輸出電壓，控制電路中需要乘法器，采用電壓電流雙環(huán)控制，控制復(fù)雜，成本高。上世紀(jì)80年代后期，有人提出利用電流斷續(xù)模式進(jìn)行功率因數(shù)校正，控制電路簡(jiǎn)單，僅需檢測(cè)輸出電壓；而且，電感工作在電流斷續(xù)模式，避免了Boost變換器中升壓二極管的反向恢復(fù)問題。它可適用于小功率、對(duì)成本敏感的場(chǎng)合。其缺點(diǎn)是輸入電流波形是斷續(xù)的，需要輸入濾波電路消除高頻紋波；而且開關(guān)管的導(dǎo)通損耗增加。上世紀(jì)90年代早期，有人提出利用臨界斷續(xù)導(dǎo)電模式進(jìn)行功率因數(shù)校正。該模式控制的復(fù)雜度介于電流連續(xù)模式和電流斷續(xù)模式之間。其優(yōu)點(diǎn)是輸入電流的高頻脈動(dòng)量相對(duì)較小，避免了Boost變換器中升壓二極管的反向恢復(fù)問題，功率因數(shù)高，適用于中小功率場(chǎng)合；缺點(diǎn)是開關(guān)頻率隨輸入電壓和負(fù)載的變化而變化，電感的設(shè)計(jì)較復(fù)雜。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的是提供一種偽連續(xù)工作模式開關(guān)電源功率因數(shù)校正變換器，使開關(guān)變換器輸出電壓紋波減小，并且其動(dòng)態(tài)響應(yīng)好，抗干擾能力強(qiáng)，適用于各種拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的變換器，此外可應(yīng)用于很寬的負(fù)載功率范圍。

本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)以上目的所采用的技術(shù)方案是：一種偽連續(xù)工作模式開關(guān)電源功率因數(shù)校正變換器，由變換器和控制器組成，控制器主要包括電壓檢測(cè)電路、電流檢測(cè)電路、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、乘法器、除法器、邏輯比較器、驅(qū)動(dòng)電路，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：輸出電壓檢測(cè)電路、誤差放大器、補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、驅(qū)動(dòng)電路依次相連；輸入電壓檢測(cè)電路與負(fù)載電流檢測(cè)電路分別與乘法器相連，輸入電壓有效值(或峰值)檢測(cè)電路與乘法器的輸出分別與除法器相連，電感電流檢測(cè)電路與除法器的輸出分別與邏輯比較器相連后再與驅(qū)動(dòng)電路相連。

該裝置的工作過程和原理是：