[發(fā)明專利]一種臨界連續(xù)模式單位功率因數(shù)反激變換器控制方法及其裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210359424.8
• 申請(qǐng)日: 2012-09-25
• 公開（公告）號(hào): CN102882378A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 許建平;高建龍;張斐;閻鐵生
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號(hào): H02M3/335
• 分類號(hào): H02M3/335;H02M1/42
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責(zé)任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力控制設(shè)備，尤其是一種反激功率因數(shù)校正的控制方法及其裝置。

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)。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，但其通過整流器接入電網(wǎng)時(shí)會(huì)存在一個(gè)致命的弱點(diǎn)：功率因數(shù)較低(一般僅為0.45～0.75)，且在電網(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)。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)。傳統(tǒng)的有源功率因數(shù)校正電路一般采用Boost-升壓拓?fù)?，這是因?yàn)锽oost具有控制容易、驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)單以及功率因數(shù)可以接近于1，但是Boost功率因數(shù)校正有輸出電壓高的缺點(diǎn)。在小功率的應(yīng)用場(chǎng)合，Buck-降壓拓?fù)浜头醇ぷ儞Q器經(jīng)常使用，但是Buck電路實(shí)現(xiàn)PFC時(shí)，由于當(dāng)輸入電壓低于輸出電壓時(shí)，不傳遞能量，輸入電流為0，交越失真嚴(yán)重。而反激變換器在整個(gè)工頻周期內(nèi)都可以傳遞能量，功率因數(shù)和總諧波畸變都優(yōu)于Buck變換器。反激功率因數(shù)校正器通常有斷續(xù)模式和臨界連續(xù)模式兩種工作模式。斷續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器可以獲得單位功率因數(shù)，但是其峰值電流很大，使開關(guān)管的導(dǎo)通損耗增大并影響變換器效率。傳統(tǒng)的臨界連續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器，其控制方式如圖1所示，圖2為其原邊電流、副邊電流和輸入電流的波形，其導(dǎo)通時(shí)間在一個(gè)工頻周期內(nèi)是固定的，雖然效率比斷續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器高，但是不能獲得單位功率因數(shù)，功率因數(shù)和總諧波畸變都比斷續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器差。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種新穎的反激功率因數(shù)校正器控制方法，采用該方法可使反激功率因數(shù)校正器獲得單位功率因數(shù)和更高的效率。

本發(fā)明實(shí)現(xiàn)其發(fā)明目的，所采用的技術(shù)方案是一種臨界連續(xù)模式單位功率因數(shù)反激變換器控制方法，其具體作法是：

一種臨界連續(xù)模式下單位功率因數(shù)反激變換器控制方法，使臨界連續(xù)模式反激變換器獲得單位功率因數(shù)，反激變換器控制電路包括輸出電壓采樣與誤差放大器電路、電流過零檢測(cè)電路、PWM產(chǎn)生電路、導(dǎo)通時(shí)間運(yùn)算電路、驅(qū)動(dòng)電路；通過控制電路使反激變換器工作在臨界連續(xù)模式下，反激變換器開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間由導(dǎo)通時(shí)間運(yùn)算電路控制，開關(guān)管的導(dǎo)通時(shí)間在工頻周期內(nèi)隨著輸入電壓和輸出電壓的變化而變化；通過輔助繞組的檢測(cè)，當(dāng)變壓器副邊電流過零時(shí)，導(dǎo)通開關(guān)管，控制反激變換器始終工作在臨界連續(xù)模式；所述的導(dǎo)通時(shí)間運(yùn)算電路運(yùn)算方法是：匝比N與輸出電壓相乘后的值N*v_o(t)，與輸入電壓v_in(t)的瞬時(shí)值相加，相加的結(jié)果與誤差放大器的輸出電壓V_Comp相乘，相乘的結(jié)果再除以匝比N與輸出電壓相乘后的值N*v_o(t)，經(jīng)過導(dǎo)通時(shí)間運(yùn)算電路后，臨界連續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器的導(dǎo)通時(shí)間在工頻周期內(nèi)隨著輸入電壓、輸出電壓的變化而變化，從而獲得單位功率因數(shù)；其中匝比N為反激變換器變壓器原邊匝數(shù)與副邊匝數(shù)的比值；所述PWM產(chǎn)生電路中，當(dāng)變壓器副邊電流過零時(shí)刻，電流過零檢測(cè)電路控制RS-觸發(fā)器，使開關(guān)管Q導(dǎo)通，控制反激變換器工作在臨界連續(xù)模式；當(dāng)鋸齒波發(fā)生器輸出的鋸齒波電壓大于導(dǎo)通時(shí)間運(yùn)算電路的運(yùn)算電路產(chǎn)生v_Ton(t)信號(hào)時(shí)，使開關(guān)管Q關(guān)斷，控制反激變換器的導(dǎo)通時(shí)間受誤差放大器輸出電壓V_Comp、輸入電壓v_in(t)和輸出電壓v_o(t)的控制；設(shè)定誤差放大器的補(bǔ)償電路使整個(gè)環(huán)路的截止頻率遠(yuǎn)小于工頻(一般為10～20Hz)，控制誤差放大器的輸出信號(hào)V_Comp在半個(gè)工頻周期內(nèi)維持不變。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

1、相對(duì)于傳統(tǒng)的恒定導(dǎo)通時(shí)間臨界連續(xù)模式反激功率因數(shù)校正器，采用本發(fā)明的臨界連續(xù)模式單位功率因數(shù)反激變換器控制方式，可以獲得單位功率因數(shù)和更小的總諧波畸變，同時(shí)可以保留傳統(tǒng)臨界連續(xù)模式工作方式高效率的特征；2、相對(duì)于傳統(tǒng)的斷續(xù)模式反激功率因數(shù)校正變換器，采用本發(fā)明的臨界連續(xù)模式單位功率因數(shù)反激變換器控制方式可以適用于更大功率的功率因數(shù)校正變換器，在獲得同樣高的功率因數(shù)的情況下，可以獲得更高的效率。