[實用新型]一種斷續模式的高功率因數高效率反激變換器的控制裝置

有效

• 申請號: 201420785680.8
• 申請日: 2014-12-12
• 公開（公告）號: CN204290730U
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發明（設計）人: 許建平;何俊鵬;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
• 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

本實用新型涉及電力控制設備，尤其是一種反激功率因數校正變換器的控制方法及其裝置。

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、功率密度高的特點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。傳統的有源功率因數校正電路一般采用Boost-升壓拓撲，這是因為Boost變換器具有控制容易、驅動簡單以及功率因數可以接近于1等優點，但是Boost功率因數校正變換器在低輸出電壓時，其功率因數卻很低。在小功率的應用場合中，主要采用Buck-降壓拓撲和反激變換器，但是在Buck電路實現PFC時，由于當輸入電壓低于輸出電壓時，不傳遞能量，輸入電流為0，交越失真嚴重；而反激變換器在整個工頻周期內都可以傳遞能量，功率因數和總諧波畸變都優于Buck變換器，因此更加適用于PFC領域當中。反激功率因數校正變換器通常有斷續模式和臨界連續模式兩種工作模式。傳統的臨界連續模式反激功率因數校正變換器的控制復雜，且輸入電流畸變嚴重，因此斷續模式的反激功率因數校正變換器應用更加廣泛。傳統的斷續模式反激功率因數校正變換器可以自動獲得單位功率因數，但是由于其較大的峰值電流，使得原邊開關管、副邊二極管的導通損耗很大從而影響變換器的效率。傳統的斷續模式反激功率因數校正變換器的控制方式如圖1所示，采用單電壓環的控制方法，保持原邊開關管占空比恒定，使變換器獲得單位功率因數；但由于變壓器的漏感吸收一部分能量且不能被利用，導致變換器的工作效率非常低。

實用新型內容

本實用新型的目的是提供一種新穎的反激功率因數校正變換器的拓撲及控制方法，采用該拓撲結構和控制方法可使反激功率因數校正變換器獲得高功率因數和高效率。

本實用新型實現其實用新型目的，所采用的技術方案是一種斷續模式的高功率因數高效率反激變換器的控制裝置，其具體作法是：

一種斷續模式的高功率因數高效率反激變換器的控制裝置，反激變換器的控制電路包括輸出電壓采樣電路；誤差放大器電路；PWM脈沖產生電路；占空比運算電路；其中，反激變壓器副邊串聯一個諧振電容Cr和并聯一個快恢復二極管D₀₁，諧振電容與變壓器副邊漏感L_lk發生諧振，將漏感中的能量全部吸收利用；PWM脈沖產生電路由比較器和鋸齒波發生器組成；誤差放大器的負向輸入端為由R₇和R₈分壓電阻網絡采樣的輸出電壓，誤差放大器的正向輸入端為基準電壓V_ref，采樣的輸出信號與基準電壓相比較產生誤差放大器的輸出信號V_comp；占空比運算電路的輸出V_D(t)連接到PWM脈沖產生電路中比較器的負端，鋸齒波發生器的輸出信號連接到PWM脈沖產生電路中比較器的正端。

采用本實用新型裝置，實現導通占空比在半個工頻周期內隨著輸入電壓和輸出電壓的變化而變化，從而獲得高功率因數。這樣：匝比n的2倍與輸出電壓V_o相乘后的值2n*V_o，分別減輸入電壓V_in(t)的瞬時值和K₀倍的輸入電壓峰值K₀*V_m，相減的結果再與D₀倍誤差放大器的輸出電壓V_comp相乘，經過占空比運算電路運算后，斷續模式的反激功率因數校正器的原邊開關管導通占空比在半個工頻周期內隨著輸入電壓和輸出電壓的變化而變化，從而獲得高功率因數；其中匝比n為反激變換器的變壓器原邊繞組匝數與副邊繞組匝數的比值。