[發(fā)明專利]可變電感的高效率高PF值DCM Boost PFC變換器

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010869908.1
• 申請日: 2020-08-26
• 公開（公告）號: CN112217387A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊堅;姚凱;高陽;李家鎮(zhèn);王澤松;劉樂;劉勁滔
• 申請（專利權(quán)）人: 南京理工大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/04;H02M7/217;H02M1/08
• 代理公司: 北京艾皮專利代理有限公司 11777
• 代理人: 馮鐵惠

本發(fā)明公開了可變電感的高效率高PF(功率因數(shù))值DCM Boost PFC(電感電流斷續(xù)模式升壓功率因數(shù)校正)變換器，包括主功率電路和控制電路，其中控制電路包括輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、第一限幅電路、第二限幅電路、DSP(數(shù)字信號處理器)模塊、隔離驅(qū)動電路和受控電流源電路；由DSP模塊的ADC(模數(shù)轉(zhuǎn)換)子模塊采集輸入電壓和輸出電壓數(shù)據(jù)，并進行相關(guān)算法處理，由其EPWM(增強型脈寬調(diào)制模塊)子模塊輸出變換器的占空比信號，驅(qū)動開關(guān)管；由DAC(數(shù)模轉(zhuǎn)換)子模塊輸出控制可變電感所需的電壓信號。本發(fā)明提高了變換器的功率因數(shù)，提高了變換器的開關(guān)周期利用率，減小了輸入電流峰值，減小了開關(guān)管的導通損耗，變換器的效率得到了提升。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電能變換裝置的交流-直流變換器技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及可變電感的高效率高PF值DCMBoostPFC變換器。

背景技術(shù)

功率因數(shù)校正(PowerFactor Correction,PFC)變換器可以減小輸入電流諧波，提高輸入功率因數(shù)，提升電能質(zhì)量。其中，DCM BoostPFC變換器因升壓開關(guān)管Q_b零電流開通，升壓二極管D_b無反向恢復，被廣泛應用于中小功率場合。傳統(tǒng)定占空比控制的DCMBoostPFC變換器開關(guān)頻率恒定、控制簡單，但是其開關(guān)周期內(nèi)的電感電流存在斷續(xù)階段，導致電感電流峰值高，輸入功率因數(shù)低，變換器效率低。姚凱在《ANovel Control SchemeofDCMBoostPFC Converter》中提出采用變占空比控制能夠?qū)⒆儞Q器的PF值提高至接近于1，且變換器的電感電流峰值降低，效率提高。但是，開關(guān)周期的電感電流仍然存在斷續(xù)階段。

若能在每個開關(guān)周期中進一步提高電感電流斷續(xù)階段占一個開關(guān)周期的比例，甚至接近完全利用，則電感電流峰值進一步減小，進而電流應力降低和變換效率提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種控制電路簡單、控制效果良好、升壓電感可變的高效率DCMBoostPFC變換器，并在整個90V～264VAC輸入電壓范圍內(nèi)將PF值和開關(guān)周期利用率提高至1。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：可變電感的高效率高PF值DCMBoostPFC變換器，包括主功率電路和控制電路，主功率電路包括輸入電壓源v_in、EMI濾波器、整流電路RB、LC濾波器、可變升壓電感L_b、升壓開關(guān)管Q_b、升壓二極管D_b、輸出電容C_o和負載R_Ld；控制電路包括輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、第一限幅電路、第二限幅電路、DSP模塊、隔離驅(qū)動電路和受控電流源電路；

其中主功率電路分別與輸入電壓采樣電路、輸出電壓采樣電路、受控電流源電路和隔離驅(qū)動電路相連；輸入電壓采樣電路與第一限幅電路相連；輸出電壓采樣電路與第二限幅電路相連；DSP模塊分別與第一限幅電路、第二限幅電路、受控源電路和隔離驅(qū)動電路相連；

由DSP模塊的ADC子模塊采集輸入電壓和輸出電壓數(shù)據(jù)，并進行相關(guān)算法處理，由其EPWM子模塊輸出開關(guān)管的驅(qū)動信號，由DAC子模塊輸出控制可變電感所需的電壓信號。