[發(fā)明專利]圖騰柱PFC整流器的軟開關控制電路

有效

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• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112636581B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發(fā)明（設計）人: 鄭仲舒;張犁;鄒宇航;婁修弢;吳超;王一鳴
• 申請（專利權）人: 河海大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開了圖騰柱功率因數校正(PFC)變換器的新型調制策略，屬于電力電子變流器的控制技術領域。該調制策略使變換器工作在臨界導通模式，在整個電網周期內均可實現開關管的零電壓導通。該調制通過一個簡單的PI控制器和輔助控制電路對開關管的導通時間進行計算，利用電感電壓伏秒平衡原理計算開關管的關斷時間，利用CR微分電路進行開關周期的自適應調整，實現了全范圍的開關管零電壓導通。該調制方案免去了高成本的過零檢測電路，具有控制簡單易于實現的優(yōu)點，有利于整流器的高功率密度化，在電力電子變流器領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于電力電子技術領域，尤其屬于電力電子變流器的控制技術領域，具體涉及了 圖騰柱PFC整流器的軟開關控制電路。

背景技術

圖騰柱PFC整流器憑借其高可靠性、高效率、低電流諧波畸變等優(yōu)勢被廣泛應用于航空 電源、電動汽車充電等領域。一種圖騰柱PFC整流器，其拓撲如圖1所示。在采用傳統(tǒng)SPWM 調制時，電感電流處于連續(xù)導通模式(CCM)，開關管上存在較大的開關損耗，當開關頻率 提升時將嚴重影響變換器的功率變換效率。

當變換器電感電流處于臨界導通模式(CRM)時，使電感電流上升的開關管可在下一個 周期開通時實現ZVS或谷底電壓開通(VS)，明顯降低開關損耗?；谠撍枷耄跈喙继?為“CN 106100412”和申請公布號為“CN 106877724”的中國發(fā)明專利，分別給出了基于臨 界導通模式(CRM)的全橋逆變器的軟開關控制策略。但是，上述控制策略需要對電感電流 進行高精度的檢測，以使其和上包絡線和下包絡線進行精準的比較，如圖2所示；同時，由于 電感反向電流為固定值，在電感電流反向時將引入額外損耗，故以上控制策略對變換器的功 率變換效率提升不明顯。為了解決上述問題，文獻“Z.Liu，B.Li，F.C.Lee andQ.Li. High-Efficiency High-Density Critical Mode Rectifier/Inverter for WBG-Device-Based On-Board Charger.IEEE Transactions on IndustrialElectronics.2017，64(11)”提出使開關管關斷時間延長 的控制策略，如圖3所示，實現了全范圍的開關管ZVS并將因電感電流反向而引入的損耗降至 最低。但是，該控制策略需要對每個開關周期的延時時間進行精準計算，且仍需要一個精度 較高的電感電流過零檢測(ZCD)電路，硬件成本較高。

發(fā)明內容

為了解決上述技術問題，本發(fā)明提供了圖騰柱PFC整流器的新型軟開關控制策略，通過 該新型控制策略，不需精確采樣電感電流即可控制變換器工作于臨界導通模式，通過檢測和 輸入濾波電感串聯(lián)的耦合電感副邊的電壓即可實現對每個開關周期延時時間的自適應調整， 進而實現每個開關周期內開關管的零電壓開通，降低開關損耗的同時避免了高精度的電流檢 測器的使用和復雜的計算，具有低成本高效率技術優(yōu)勢。

為了實現上述目的，本發(fā)明的技術方案為：

如摘要附圖所示，圖騰柱PFC整流器的軟開關控制電路，所述圖騰柱PFC整流器包括交 流電源、輸入濾波電感、輸入濾波電容、耦合電感、第一～第四開關管、輸出母線電容以及 負載電阻，輸入濾波電容與交流電源并聯(lián)，輸入濾波電感的一端連接輸入濾波電容的一端， 輸入濾波電感的另一端連接耦合電感原邊的一端，第一開關管的源極連接第二開關管的漏極， 第三開關管的源極連接第四開關管的漏極，第一開關管的漏極連接第三開關管的漏極，第二 開關管的源極連接第四開關管的源極，耦合電感原邊的另一端連接第一開關管與第二開關管 的公共端，輸入濾波電容的另一端連接第三開關管與第四開關管的公共端，第一開關管的漏 極和第三開關管的漏極分別連接輸出母線電容的一端，第二開關管的源極和第四開關管的源 極分別連接輸出母線電容的另一端，負載電阻與輸出母線電容并聯(lián)；

圖騰柱PFC整流器控制電路包括零電壓開通檢測電路和軟開關控制電路；

所述零電壓開通檢測電路包括第二電容器，第一～第四二極管，第二～第三電阻器、耦 合電感和第一比較器；