[發(fā)明專利]變壓器原邊電壓緩沖型全橋單級功率因數校正器

無效

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• 申請日: 2012-11-08
• 公開（公告）號: CN102983738A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設計）人: 孟濤;賁洪奇;朱良梅;孫瑩瑩
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業(yè)大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發(fā)明涉及變壓器原邊電壓緩沖型全橋單級功率因數校正器，屬于電力電子領域。

背景技術

電力電子等非線性負載的廣泛應用給電網帶來了大量的諧波，諧波對電網的“污染”已經引起人們越來越多的重視。功率因數校正(power?factor?correction,PFC)技術是抑制諧波電流提高用電設備網側功率因數的有效方法，是電力電子領域的研究熱點。按電路結構不同，PFC技術分為兩級型和單級型兩種：兩級PFC由PFC電路和DC/DC(直流/直流)變換器組成，具有PFC效果與輸出特性好等優(yōu)點，然而，采用兩級功率變換限制了電路效率的提高，并使電路結構復雜化；單級PFC采用一級電路同時實現PFC與DC/DC變換的功能，與兩級PFC相比，具有電路簡單、效率高、成本低等優(yōu)點，是PFC技術發(fā)展的重要方向。目前，單級PFC技術在小功率領域的研究相對較為成熟，在中大功率領域的研究仍處于發(fā)展階段。

基于全橋結構的單級功率因數校正器適合中大功率領域應用。該電路目前尚未得到廣泛應用的一個重要原因是，由于變壓器原邊漏感的存在，在電路開關狀態(tài)轉換瞬間，漏感因電流突變而感應出高頻的電壓振蕩，該電壓振蕩與電路原邊直流側電壓疊加，大大增加了各開關的電壓應力，造成電路可靠性的嚴重下降。為了解決該問題，多年來國內外學者進行了大量的研究工作，設計了諸多輔助環(huán)節(jié)來抑制該電壓振蕩，總體來說各種輔助環(huán)節(jié)可分為有源型和無源型兩大類。其中各種有源型輔助環(huán)節(jié)中都使用了一個(或兩個)開關，各種有源型電壓抑制方法雖然能有效地抑制振蕩電壓，然而有源開關的引入增加了控制的復雜程度，降低了電路的可靠性，另外，引入開關的開關頻率一般為主電路開關的2倍，這無疑增加了開關損耗以及引入開關的選擇難度。與有源型方式相比，無源型輔助環(huán)節(jié)有著簡單可靠、無需控制的優(yōu)點，然而現有的無源型輔助環(huán)節(jié)也都或多或少地存在著自身的不足：有的無法實現輔助環(huán)節(jié)能量的有效轉移，要么用電阻釋放掉，要么轉移到各功率器件的導通損耗中；有的雖然實現了輔助環(huán)節(jié)能量的有效轉移，卻在主回路中增加了功率器件，造成了電路效率的下降。

發(fā)明內容

本發(fā)明目的是為了解決現有采用無源型輔助環(huán)節(jié)的功率因數校正器存在無法實現輔助環(huán)節(jié)能量有效轉移的問題，提供了一種變壓器原邊電壓緩沖型全橋單級功率因數校正器。

本發(fā)明有兩種方案：

第一種技術方案：本發(fā)明所述變壓器原邊電壓緩沖型全橋單級功率因數校正器，它包括單相輸入整流電路、升壓電感L、第一開關管S₁、第二開關管S₂、第三開關管S₃、第四開關管S₄、第一無源緩沖二極管D_L1、第二無源緩沖二極管D_L2、第三無源緩沖二極管D_C1、第四無源緩沖二極管D_C2、第一無源緩沖電感L₁、第二無源緩沖電感L₂、第一無源緩沖電容C₁、第二無源緩沖電容C₂、變壓器原邊等效漏感L_1K、高頻功率變壓器T、單相輸出整流電路、輸出濾波電容C和負載R，

第一開關管S₁、第二開關管S₂、第三開關管S₃和第四開關管S₄構成全橋電路，

單相輸入整流電路的正極輸出端與所述全橋電路的正極輸入端之間串聯(lián)升壓電感L，

第一無源緩沖二極管D_L1、第一無源緩沖電感L₁和第一無源緩沖電容C₁依次串聯(lián)后并聯(lián)在由第一開關管S₁和第二開關管S₂構成的半橋兩端，第一無源緩沖二極管D_L1的陰極與全橋電路的正極輸入端相連，

第三無源緩沖二極管D_C1的陽極與第一開關管S₁和第二開關管S₂連接點相連，第三無源緩沖二極管D_C1的陰極與第一無源緩沖電感L₁和第一無源緩沖電容C₁的連接點相連，