[發明專利]一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器

在審

• 申請號: 201510971573.3
• 申請日: 2015-12-21
• 公開（公告）號: CN105429447A
• 公開（公告）日: 2016-03-23
• 發明（設計）人: 杜貴平;柳志飛;杜發達
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: H02M1/12
• 分類號: H02M1/12;H02M1/42
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明涉及AC/DC變換領域，尤其涉及一種共模抑制雙Boost倍壓功率因數校正電路。

背景技術

目前大量的使用橋式不控整流不僅給電網造成了嚴重的諧波污染，而且交流側功率因數的偏低也造成了電能的浪費。功率因數校正技術能夠實現交流側電流跟蹤交流側電壓，可以提高交流側的功率因數。

傳統的Boost型PFC電路由于整流橋的存在造成整機的效率偏低。為了提高轉換效率，PFC已經從傳統的有橋PFC發展到無橋PFC。但目前廣泛研究的無橋PFC電路通常共模干擾比較大，而且效率也不是非常高。現有的PFC電路要想獲得較高的輸出電壓就要增加輸入電壓才能滿足需要。

為了解決上述的問題，本發明提出了一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器。

發明內容

針對現有PFC電路功率損耗大、效率偏低、電壓增益不高及現有無橋PFC電路共模干擾大等問題，本發明的目的在于一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，能降低電路損耗、提高電壓增益、抑制共模干擾。

為了達到以上所述目的，本發明采用如下技術方案。

一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，由兩個電感、兩個不帶反并聯二極管的IGBT、兩個二極管、四個電容組成：第一電感的一端分別與輸入交流電壓源的一端、第一電容的一端連接，第一電感的另一端分別與第一IGBT的集電極、第二IGBT的發射極、第一二極管的陽極、第二二極管的陰極連接；第二電感的一端分別與輸入交流電壓源的另一端、第二電容的一端連接，第二電感的另一端分別與第一IGBT的發射極、第二IGBT的集電極、第三電容的負極、第四電容的正極連接；第三電容的正極分別與第一二極管的陰極、負載的一端連接，第四電容的負極分別與第二二極管的陽極、第一電容的另一端、第二電容的另一端、負載的另一端連接。

本發明采用不帶反并聯二極管的IGBT，可以進一步減少損耗。第一電容和第二電容均為無極性電容，用于消除電路的共模干擾，并不影響電路的結構。輸入交流電壓源的兩側與功率地之間分別增加第一電容和第二電容，第一電容和第二電容在功率地與輸入交流電壓源之間增加了一路高頻電路通道，消弱了共模干擾。第三電容和第四電容均為有極性電容且足夠大，能夠各自穩定兩端的直流電壓，輸出直流電壓等于第三電容兩端的直流電壓和第四電容兩端的直流電壓的和。

當輸入交流電壓源在正半周時，第一IGBT的集電極和發射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號可以控制它的導通和關斷，而第二IGBT的集電極和發射極之間承受反向電壓而關斷；當工作在交流正半周期時，交流電壓源、第一電感、第二電感、第一IGBT、第一二極管、第三電容、第四電容共同組成一個Boost電路。

當輸入交流電壓源在負半周時，第二IGBT的集電極和發射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號可以控制它的導通和關斷，而第一IGBT的集電極和發射極之間承受反向電壓而關斷；當工作在交流負半周期時，交流電壓源、第一電感、第二電感、第二IGBT、第二二極管、第三電容、第四電容共同組成另一個Boost電路。

與現有技術相比，本發明的有益效果有：

1、電路結構簡單

本發明采用兩個不帶反并聯二極管的IGBT分別工作在輸入交流電壓源的正負半周，每個半周可以視為一個Boost電路。

2、損耗低、效率高

本發明采用不帶反并聯二極管的IGBT，在電感充電回路中只有一個開關器件導通，省去了整流橋等，都降低或減少了損耗，提升了整機傳輸效率。

3、電壓增益高

本發明輸出電壓增益相比傳統單相BoostPFC電路增加一倍。

4、共模干擾抑制效果好

本發明與傳統的無橋BoostPFC電路相比，在輸入交流電壓源的兩側與功率地之間分別增加一個電容，使功率地與輸入電源之間增加了一路高頻電路通道，消弱了共模干擾。

附圖說明

圖1是本發明的一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器結構圖；

圖2a、圖2b分別是圖1所示電路在輸入交流電壓正半周時第一IGBT管開通和關斷時的工作示意圖；

圖3a、圖3b分別是圖1所示電路在輸入交流電壓負半周時第二IGBT管開通和關斷時的工作示意圖；

圖4是仿真得到交流側輸入交流電壓與電流的波形圖；

圖5a~5c是仿真得到直流側輸出直流電壓的波形圖。

具體實施方式