[發(fā)明專利]倍壓AC-DC變換器

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110443822.3
• 申請日: 2011-12-26
• 公開（公告）號: CN102570865A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李華武;馬紅星;楊喜軍
• 申請（專利權(quán)）人: 上海交通大學
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12;H02M5/293;H02M7/10;H02M1/42
• 代理公司: 上海漢聲知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31236
• 代理人: 郭國中

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種電力電子技術(shù)領(lǐng)域的AC-DC變換器，具體是一種倍壓AC-DC變換器，即在低電壓輸入交流電時獲得高輸出電壓直流電的整流電路。

背景技術(shù)

隨著微電子技術(shù)、控制技術(shù)以及電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，前級為不控AC-DC變換器的應(yīng)用領(lǐng)域越來越多，引起的電網(wǎng)諧波電流問題變得日益嚴重。對諧波電流的發(fā)生原理以及抑制策略進行了廣泛深入的研究，促進了功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)的快速發(fā)展。鑒于世界各國的電源電壓等級不同，如110VAC和220VAC等，考慮到電網(wǎng)電壓波動，現(xiàn)有功率因數(shù)校正(PFC)技術(shù)的設(shè)計都是適用世界通用電源，即85VAC～265VAC。但是一個適合額定電壓為220VAC的單相PFC，并不特備適合額定電壓為110VAC，否則將導致升壓電感和功率器件的體積和損耗較大。隨著可再生能源的發(fā)展，有些應(yīng)用領(lǐng)域會產(chǎn)生低壓交流電，但是常規(guī)用電設(shè)備不適合低壓交流供電，需要提升電壓等級。

為了實現(xiàn)整流和升壓環(huán)節(jié)，同時實現(xiàn)阻抗變換，可以采用功率因數(shù)校正電路。傳統(tǒng)的有源PFC校正器采用不可控整流橋方案，只適應(yīng)輸入電壓足夠高的情況，否則輸入電壓較低時，會增加功率器件的應(yīng)力，從而產(chǎn)生過熱和增加成本。傳統(tǒng)的單相有源功率因數(shù)校正器的范例非常多，本申請不再列出。

綜上所述，較低單相交流電壓輸入時，傳統(tǒng)的功率因數(shù)校正電路對功率器件選型要求高，成本較高，不能應(yīng)用于低交流電壓輸入-高壓直流輸出的應(yīng)用場合。隨著實踐應(yīng)用的擴大，設(shè)計一種結(jié)構(gòu)簡單、功能全面、高輸入功率因數(shù)且能低壓交流輸入-高壓直流輸出的電路已是本領(lǐng)域技術(shù)人員的當務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提出了一種倍壓AC-DC變換器，使其實現(xiàn)低壓交流-高壓直流變換，具有線性輸入阻抗、結(jié)構(gòu)簡單、控制容易和成本低廉的優(yōu)點。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本發(fā)明包括：功率電路、檢測電路和控制電路，其中：功率電路的輸出端輸出直流電壓，內(nèi)部電壓與電流信號引出線與檢測電路的輸入端相連，檢測電路的輸出端與控制電路的輸入端相連。功率電路的過零、電壓、電流信號通過檢測電路傳至控制電路。

所述的功率電路包括：依次級聯(lián)的升壓電路和倍壓整流電路。

所述的升壓電路為BOOST型升壓電路，結(jié)構(gòu)為升壓電感、檢流電阻和一組雙向開關(guān)，并聯(lián)在交流電源的火線與零線之間，升壓電感的一端與交流電源火線相連，另一端與升壓電路的雙向開關(guān)的一端和整流電路的一個輸入端相連，升壓電路的雙向開關(guān)的另一端與檢流電阻的一端和整流電路的另一個輸入端相連，檢流電阻的另一端與交流電源零線相連；

所述的倍壓整流電路的結(jié)構(gòu)為兩個二極管、兩個電容和兩個電阻構(gòu)成的整流電路，第一電容的正極與第一二極管的陽極和第二二極管的陰極相連，第一電容的負極與升壓電路中升壓電感的輸出端和雙向開關(guān)的一端相連，第一二極管的陰極與第二電容正極相連，且作為直流電壓輸出正極，第二二極管的陽極與第二電容負極相連且與升壓電路中雙向開關(guān)的另一端和檢流電阻的一端相連，且作為直流電壓輸出負極。

所述的BOOST型升壓電路的兩端分別與倍壓整流電路的兩個輸入端相連，整流電路的輸出端輸出直流電壓。

所述的檢測電路為三個單獨存在的輸入電壓的檢零電路、功率電路的檢流電路和輸出電壓的檢壓電路。檢零電路的兩個輸入端分別連接交流電源的兩個輸入端，檢流電路的輸入端連接檢流電阻的輸出端，檢壓電路的輸入端連接整流電路的輸出端，功率電路與檢測電路共地。

所述的控制電路包括PFC控制器。PFC控制器的輸入端與檢測電路的三個輸出端相連，輸出端與功率電路中升壓電路的雙向開關(guān)的門極相連。

本發(fā)明倍壓AC-DC變換器：采用雙向開關(guān)組成的BOOST型升壓電路，直接對交流電壓進行斬波，實現(xiàn)了升壓的目的，再采用由兩個整流二極管、兩個電解電容和兩個耗能電阻構(gòu)成的整流電路進行倍壓整流，通過對輸出電壓與輸入電流的閉環(huán)控制實現(xiàn)單位輸入功率因數(shù)，從而獲得網(wǎng)側(cè)單位功率因數(shù)。

本發(fā)明根據(jù)倍壓整流電路能夠倍壓原理，融入PFC思想，可以在低輸入交流電壓的情況下，單位輸入功率因數(shù)的倍壓整流PFC電路，克服輸入電壓過高引起的對功率器件等要求、成本提高的不足，適合低壓交流輸入-高壓直流輸出的各種應(yīng)用場合。功率電路設(shè)計簡單，控制方便，具有重要的應(yīng)用價值。本發(fā)明倍壓整流PFC電路具有設(shè)計結(jié)構(gòu)新穎、通用性強等特征，同時具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例1的電路原理圖

具體實施方式