[發明專利]一種并聯整合式Buck-Flyback功率因數校正PFC變換器拓撲

有效

• 申請號: 201310597600.6
• 申請日: 2013-11-22
• 公開（公告）號: CN103683952A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 許建平;劉雪山;王楠;高建龍
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: H02M3/335
• 分類號: H02M3/335;H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 成都信博專利代理有限責任公司 51200
• 代理人: 張澎

技術領域

本發明涉及電力輸送，尤其是低輸入電流諧波、低壓輸出、高效率的功率因數校正技術領域。

背景技術

近年來，電力電子技術迅速發展，作為電力電子領域重要組成部分的電源技術逐漸成為應用和研究的熱點。開關電源以其效率高、功率密度高而確立了其在電源領域中的主流地位，但其通過整流器接入電網時會存在一個致命的弱點：功率因數較低（一般僅為0.45～0.75）,且在電網中會產生大量的電流諧波和無功功率而污染電網。抑制開關電源產生諧波的方法主要有兩種：一是被動法，即采用無源濾波或有源濾波電路來旁路或消除諧波；二是主動法，即設計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高等特點，即具有功率因數校正功能。開關電源功率因數校正研究的重點，主要是功率因數校正電路拓撲的研究和功率因數校正控制集成電路的開發。現有Buck、Boost、Buck-Boost等多種功率因數校正電路拓撲結構。其中，Boost拓撲具有控制容易，驅動簡單，在整個工頻周期內都可以進行開關工作，輸入電流的功率因數可以接近1等優點；但是Boost電路具有輸出電壓高的特點，無法實現單級應用，而且在寬范圍輸入（90Vac～265Vac）條件下，在低壓段（90Vac～135Vac）效率會比高壓段（175Vac～265Vac）低。而采用Buck-Boost拓撲，由于電感傳遞能量方式是完全能量存儲與釋放，因此，效率較低。在中小功率應用場合，Buck拓撲能夠在整個輸入電壓范圍內保持高效率，因此，Buck拓撲被越來越多地用到工業產品中。

然而Buck拓撲應用于PFC電路，在整流橋后的輸入電壓V_g小于輸出電壓V_o的區間內，輸入電流i_in為零，如圖1與圖2所示，這段死區時間極大程度地增加了輸入電流諧波，影響了網側輸入功率因數。

發明內容

鑒于現有技術的以上不足，本發明提供一種并聯整合式Buck-Flyback功率因數校正變換器拓撲，相比傳統的Buck拓撲，具有高功率因數、低總諧波失真的優點。

本發明為實現其發明目的所采用的技術方案是：

一種并聯整合式Buck-Flyback功率因數校正PFC變換器拓撲，其主電路由前端整流橋、濾波電感L_f，濾波電容C_f，開關管Q，二極管D₁，D₂，D₃，電感L_B，反激變壓器T，輸出電容C_O，以及負載R組成。PFC變換器由Buck?PFC變換器與Flyback?PFC變換器構成;兩個變換器共用一個開關管;其中Buck?PFC變換器的輸入端與Flyback?PFC變換器的輸入端并聯連接，Buck?PFC變換器的輸出端與Flyback?PFC變換器的輸出端并聯連接變換器采用一套控制電路即實現功率因數校正;

其中一種拓撲形式為輸出與輸入濾波器共地型，整流濾波后的電路連接情況如下：濾波電容C_f的高壓端接開關管Q的漏極，另一端接變壓器T原邊繞組的異名端、二極管D₁的陽極、二極管D₂的陽極、輸出電容C_O的負端和負載R的一端，開關管Q的源極接變壓器T原邊繞組的同名端和二極管D₃的陽極，二極管D₃的陰極接二極管D₁的陰極和電感L_B的一端，電感L_B的另一端接變壓器T副邊繞組的異名端、輸出電容C_O的正端和負載R的另一端，二極管D₂的陰極接變壓器T副邊繞組的同名端，由于此種拓撲形式主開關管連接輸入濾波器的高壓端，因此稱為高端并聯整合式Buck-Flyback?PFC變換器。