[發明專利]輸入零紋波變換器

在審

• 申請號: 201410289974.6
• 申請日: 2014-06-26
• 公開（公告）號: CN104022632A
• 公開（公告）日: 2014-09-03
• 發明（設計）人: 繆恢宏;繆吉
• 申請（專利權）人: 繆恢宏
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/14
• 代理公司: 中南大學專利中心 43200
• 代理人: 胡燕瑜

所屬技術領域

本發明屬于一種輸入零紋波變換器，輸入零紋波變換器包含調頻---推挽---Boost變換器和調頻--推挽--SEPIC?變換器。主要應用于開關電源，也可以應用于集中電子鎮流器（一個集中電子鎮流器可接幾十、幾百個日光燈或電子節能燈）。兩者都能提高功率因數、提高效率、消除輸入端紋波。都能降低造價、節能環保。此外，還可用于直流調壓和變頻技術。

背景技術

電源技術包含把電網提供的交流電轉換成一次直流電源（AC/DC變換）、直流形式下的二次直流電源（DC/DC變換）、以及電網的交流電轉換成各種頻率和各種不同電壓的交流電源（AC/AC變換）。電源技術應當為所有的電氣設備提供優質的電源保障，其作用類似于人體的心臟，重要性不言而喻。

由市電電網經變壓器降壓，再整流濾波給直流負載供電的傳統方式，即使電源電壓是正弦波形，輸入電流仍成尖脈沖狀，其中含有大量的諧波分量，特別是三次諧波嚴重地影響了電網的正常工作。

近半個多世紀以來，隨著電子技術的飛速發展，電源技術也在不斷發展，先后經過了晶閘管（SCR）相控型電源、斬波型電源、串聯調整型電源，再發展為開關電源。

開關電源（SMPS??Switch?Mode?Power?Supply）被譽為高效節能型電源，它代表穩壓電源的發展方向，現已成為穩壓電源的主流產品；開關電源大致經歷了四個發展階段，早期的開關電源全部由分立元件構成，不僅開關頻率低，效率不高，而且電路復雜，不易調試；上世紀70年代研制出脈寬調制（PWM??Pulse?Width?MODULATION）集成電路芯片，使開關電源的控制實現了集成化；80年代問世的單片開關穩壓器，從本質上講仍屬于DC/DC電源變換器；隨后，由于各種類型的單片開關電源集成電路問世，AC/DC集成化才逐步充實市場。

現代開關電源都工作在20KHZ以上，而且開關管工作于開關狀態，因而低頻諧波的影響消除，而且甩掉了笨重的工頻變壓器，使電源的體積和重量大大減少，而效率比采用工頻變壓器串聯調整型電源大大提高。所以現在有人認為現代開關電源是電源技術的一次革命；但是，高頻諧波的影響仍是一個很重要的問題，高頻諧波產生的噪音，高頻諧波對通信與信息技術的干擾以及高頻諧波對環境和人體的影響仍不能忽視；盡量減少開關電源輸入紋波，一直是電源研究的重要內容。

開關電路中，為了變換電壓，有許多不同的變換器。單管的非隔離式Dc/DC?變換器有降壓式（BUCK）變換器、升壓式（BOOST）變換器、升降壓式（BUCK/BOOST）變換器、CUK變換器、ZETA變換器和SEPIC變換器。其中降壓式和升壓式變換器是基本的，其余都是派生的；單管隔離型的有正激式(FORWARD)變換器和反激式（Flyback）變換器。還有雙管和四管的多種，還有兩種變換器相互組合的。用于提高電源功率因數的，主要是Boost變換器，由于Boost變換器只能升壓，近年來也有采用SEPIC變換器的，由于SEPIC變換器的第二個電感可以用變壓器替代，所以SEPIC變換器既能降壓又能升壓，電源與負載還能隔離，還可以有幾種不同的輸出電壓，應用非常靈活，但電路比較復雜，效率較低，不易調試。這兩種變換器都是電感輸入式的，當開關導通時，即T_ON?時，電源給電感輸入電流，當開關截?止時，即T_off時，電源繼續給電感輸入電流，所以這兩種變換器電源輸入電流的時間比較長T_ON??+?T_off，但因受到脈寬調制（PWM）的限制，電源電流輸入的時間必須小于開關的周期T（T_ON??+?T_off<T）。其實電感輸入式處于零界連續時，即T_ON??+?T_off?=T，電源就可以給變換器輸入連續的三角波電流，但是這只有采用調頻方式（PFM??pulse?frequency?modulation）才能實現。

發明內容

本發明的目的是提供一種輸入零紋波變換器。本發明通過將兩個相同的BOOST變換器并聯，或將兩個相同的SEPIC?變換器并聯，同時使兩個BOOST變換器或兩個SEPIC變換器的觸發電路處于推挽（PUST--PULL)觸發狀態，使兩個變換器的輸入三角形電流波形在時間上相差半個周期，從而使直流電源供給的電流為恒定的直流；若供給的電源為正弦交流電源，則電流為交流電源電壓同頻率同相位的交流電流，所以這樣構成的變換器不僅功率因數高Cosφ=1，而且輸入為零紋波變換器，從而從源頭上消除了諧波，也就消除了諧波產生的一切干擾。