[發明專利]隔離型單電感兩級式功率因素校正變換器及其控制方法

有效

• 申請號: 201810339145.2
• 申請日: 2018-04-16
• 公開（公告）號: CN108462383B
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 董秀成;李浩然;陳庚;閻鐵生;代莎
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 曹少華

本發明公開了一種隔離型單電感兩級式功率因素校正變換器及其控制方法，屬于功率因數校正器的拓撲結構或控制方法領域，包括：AC交流電源,該AC交流源具有帶有濾波裝置；單相半波整流電路，該單相半波整流電路連接AC交流電源并整流輸出；橋式結構，該橋式結構包括作為第一級的FLYBACK變換器電路和作為第二級的BUCK變換器電路，第二級電路利用FLYBACK變換器L的二次繞組Ns作為電感。僅使用一個感性元件即FLYBACK變換器所需的變壓器和一套控制電路就可以實現功率因數校正和低輸出紋波、快速動態響應。克服傳統隔離型兩級式PFC變換器的不足，比如：FLYBACK變換器與BUCK變換器的級聯結構，存在主電路器件較多、體積較大、控制電路需要兩套、成本較高等問題。

技術領域

本發明涉及一種隔離型單電感兩級式功率因素校正變換器及其控制方法，屬于功率因數校正器的拓撲結構或控制方法領域。

背景技術

功率因數校正(powerfactorcorrection，PFC)功能是為了減小電力電子裝置對電網的諧波污染，IEC61000-3-2對AC-DC變換器注入電網的諧波電流提出的限制要求。對于一些特殊工業產品，如照明設備等，需要滿足更苛刻的61000-3-2C類法規的諧波要求。因此，AC-DC變換器需要具備功率因數校正功能。

傳統的功率因數校正方法是在單級PFC變換器后面級聯多個DC-DC變換器，這樣就組成了多級PFC。單級PFC變換器調節輸入端的功率因素并使其盡量高，從而提供直流母線電壓。PFC變換器后級的DC-DC變換器滿足各自負載的要求。

通常采用的兩級式PFC就是在單級PFC后面級聯一個DC-DC變換器。兩級式PFC可以在得到高功率因素與低輸入電流諧波的同時，得到較好的輸出電壓特性，即較小的輸出電壓紋波，較快的動態響應。由于傳送的能量要被處理兩次，因此整機效率較低，需要兩套控制電路，成本較高。由于器件較多，所以體積也較大。它的應用場合主要有：對PFC電路的輸出電壓特性要求較高的場合，或對輸入電流質量要求較高的場合。

目前，已有非隔離型的單電感兩級式功率因素校正變換器只使用一個電感實現了能量的兩級傳遞，解決了普通非隔離兩級式變換器主電路器件較多體積較大，控制電路需要兩套成本較高等問題。但是開關電源市場需求量更大的是隔離型的開關變換器，隔離型的開關變換器一般采用反激式(FLYBACK)變換器。如果開關電源輸入端為交流電需要進行功率因素校正，則其變換器結構一般為FLYBACK變換器與其他基本變換器的級聯結構。基本變換器一般為升壓型(BOOST)變換器，降壓型(BUCK)變換器，升降壓型(BUCK-BOOST)變換器。但是這樣的級聯結構就含有多個磁性元器件，使其整體體積變大。其中FLYBACK變換器的作用是使輸入端與輸出端進行隔離，基本變換器的作用是滿足輸出端負載性能的要求或者輸入端功率因素的要求，具體取決于這個基本變換器的前后級位置。通常需要隔離型開關變換器輸出一個或多個較低的電壓，所以隔離型兩級式開關變換器的后級一級變換器一般為BUCK變換器。

發明內容

本發明的為了解決上述問題，提出了一種隔離型單電感兩級式功率因素校正變換器的拓撲結構及臨界導通模式(CRM)下電壓模控制的方法，僅使用一個感性元件即FLYBACK變換器所需的變壓器和一套控制電路就可以實現功率因數校正和低輸出紋波、快速動態響應。克服傳統隔離型兩級式PFC變換器的不足，比如：FLYBACK變換器與BUCK變換器的級聯結構，存在主電路器件較多、體積較大、控制電路需要兩套、成本較高等問題。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明公開一種隔離型單電感兩級式功率因素校正變換器，包括：

AC交流電源,該AC交流源具有帶有濾波裝置；

單向橋式整流電路，該單向橋式整流電路連接AC交流電源并整流輸出；