[發明專利]一種新型單項功率因數校正變換器

在審

• 申請號: 201710406295.6
• 申請日: 2017-06-02
• 公開（公告）號: CN107196529A
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 郭衛農;朱益波;韋康
• 申請（專利權）人: 杭州中恒電氣股份有限公司
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/42;H02M1/44
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本發明專利屬于電力電子領域，尤其是涉及一種功率因數校正變換電路。

背景技術

目前一次電源的前級常用無橋功率因數校正電路，一般的交錯并聯無橋PFC技術中的升壓電感兩端承受400V峰值電壓，電感紋波電流較大，雙向開關管的電流有效值也較大，所以功率密度和轉換效率都受到限制。

交錯功率因數變換器采用耦合電感或自耦變壓器后，雖然解決了現有技術轉換效率和功率密度較低的問題，但是由于交錯功率因數校正電路不可能做到完全對稱一致，且控制電路也會有些不一致性，導致功率因數校正變換器存在一定的直流電流偏置，如果不加以解決，磁性元件將存在飽和的風險。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新型單項功率因數校正變換器，解決了目前交錯功率因數校正變換器電路中存在的直流偏置電流導致磁性器件飽和的風險，同時達到高功率密度和轉換效率的技術要求。為了達到上述目的，本發明是通過以下技術方案來實現的：

一種新型單項功率因數校正變換器，其特征在于，包括升壓電感、自耦變壓器、隔直電容、第一整流電路、第二整流電路、兩組雙向開關、母線電容；升壓電感的繞組后端各與所述自耦變壓器的一個繞組一一對應連接，升壓電感的繞組前端連接至交流輸入電網的一端；所述自耦變壓器的后端分別與所述兩組雙向開關的前端一一對應連接，所述雙向開關的后端連接至交流輸入電網的一端；所述隔直電容的一端與升壓電感和自耦變壓器的其中一個連接點相連，所述隔直電容的另一端與升壓電感和自耦變壓器的另一連接點相連；所述兩組雙向開關的前端各與所述第一整流電路的各中間節點相連，所述兩組雙向開關的后端連接至所述第二整流電路的中間節點；所述第一整流電路包含兩組兩個同向串聯的二極管，且所述中間節點各位于所述兩組兩個二極管之間，所述第一整流電路的兩端分別與母線電容的兩端相連；所述第二整流電路包含兩個同向串聯的二極管，所述中間節點位于所述兩個二極管之間，所述第二整流電路的兩端分別與母線電容的兩端相連。

本發明實施例中的功率因數校正變換器，由升壓電感、隔直電容、自耦變壓器、兩組雙向開關、組成了三態開關單元電路，三種工作狀態如下：兩組雙向開關同時導通、同時關斷、一組導通一組關斷。在一個開關周期內，升壓電感的紋波頻率是開關頻率的兩倍，這樣可以將電感量減少一半，提高功率密度。

進一步地，所述升壓電感的每個繞組匝數相等。

進一步地，所述自耦變壓器的每個繞組匝數相等。

進一步地，所述升壓電感的選擇范圍包括兩個分立電感或一個含兩繞組的耦合電感。

進一步地，所述雙向開關的選擇范圍包括MOS或晶體三極管。

與現有技術相比，本發明所提供的功率因數校正變換器技術方案具有如下優點：由于隔直電容的存在，自耦變壓器兩個繞組通過隔直電容連接，解決了交錯功率因數校正變換器中由于電路不一致性導致的偏磁風險；另一方面，變換器從結構上完全對稱，可以有效減小系統中的差模噪聲，對改善EMI干擾有很大好處；升壓電感采用耦合電感，還具有自動均衡交錯電感電流的能力。

附圖說明

圖1是本發明實施例所提供的功率因數校正變換器連接結構示意圖。

圖2是本發明實施例所提供的功率因數校正變換器中三態開關電路的一種方案的結構示意圖。

圖3是本發明實施例所提供的功率因數校正變換器中三態開關電路的一種方案的結構示意圖。

具體實施方式

下面將結合附圖及實施例對本發明專利做進一步說明，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。

實施例1：

如圖1所示，本發明實施例所提供的功率因數校正變換器具有隔直電容C1、升壓電感L，升壓電感L的選擇范圍包括兩個分立電感或一個含兩繞組的耦合電感，升壓電感L與自耦變壓器T1的兩個繞組一一對應，其一個連接點連接至隔直電容C1的一端，另一連接點連接至隔直電容C1的另一端。Q1、Q2為一組雙向開關，Q3、Q4為另一組雙向開關。其中Q1、Q2、Q3、Q4可以是MOSFET或晶體三極管。Q1、Q2的源極連接在一起，Q3、Q4的源極連接在一起。

以交流輸入正半周為例，以下具體說明三種開關狀態下的工作原理。

狀態一：雙向開關的驅動電路相位差180°，當驅動電路的工作占空比大于0.5時，雙向開關存在同時導通的情況，此時，自耦變壓器T1的兩個繞組被兩組雙向開關短路，交流輸入直接對升壓電感L充電，電感電流上升。