[發(fā)明專(zhuān)利]一種分時(shí)復(fù)用變壓器的功率因數(shù)校正變換器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011622483.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-30
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112838757B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-07-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 閻鐵生;李明;夏浩剛;楊波;王軍;宋瀟瀟;孫章
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西華大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): H02M1/42
• 分類(lèi)號(hào): H02M1/42;H02M7/219;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 劉志紅

本申請(qǐng)公開(kāi)了一種分時(shí)復(fù)用變壓器的功率因數(shù)校正變換器，包括變換電路及控制裝置，變換電路包括依次連接的交流電源、前級(jí)PFC模塊及后級(jí)調(diào)節(jié)模塊，前級(jí)PFC模塊和后級(jí)調(diào)節(jié)模塊共用變壓器，變壓器的原邊繞組構(gòu)成前級(jí)PFC模塊的儲(chǔ)能電感；控制裝置，用于控制前級(jí)PFC模塊和后級(jí)輸出調(diào)節(jié)模塊交替工作。本申請(qǐng)僅使用一個(gè)磁性元件實(shí)現(xiàn)了前級(jí)主動(dòng)功率因數(shù)校正和后級(jí)輸出調(diào)節(jié)，降低了功率因數(shù)校正變換器的體積和重量。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請(qǐng)涉及電力電子設(shè)備領(lǐng)域，特別涉及一種分時(shí)復(fù)用變壓器的功率因數(shù)校正變換器。

背景技術(shù)

近年來(lái)，隨著電力電子設(shè)備使用量的快速增長(zhǎng)，電力電子設(shè)備產(chǎn)生的諧波對(duì)電網(wǎng)的影響也越來(lái)越大，與電網(wǎng)的交流電源連接的電力電子設(shè)備會(huì)產(chǎn)生諧波電流，諧波電流會(huì)引起電壓畸變、發(fā)熱、噪聲等問(wèn)題，還會(huì)降低線路的供電能力，因此，AC-DC變換器需要具備功率因數(shù)校正功能。具有功率因數(shù)校正功能的AC-DC變換器一般是基于單級(jí)(Single-stage)或兩級(jí)(Two-stage)變換系統(tǒng)，兩級(jí)AC-DC變換器可以在得到高功率因數(shù)與低輸入電流諧波的同時(shí)，得到較好的輸出恒壓或者恒流特性，因此應(yīng)用更廣泛。

兩級(jí)AC-DC變換器的前級(jí)PFC和后級(jí)DC-DC理論上可以由幾種基本的拓?fù)溥M(jìn)行組合，如前級(jí)PFC可由Buck、Boost或者Buck-Boost構(gòu)成，相比于前兩者，Buck-Boost型前級(jí)PFC電路輸出電壓范圍比較寬，而且當(dāng)其工作在DCM(Discontinuous Conduction Mode，斷續(xù)導(dǎo)通模式)模式時(shí)可以實(shí)現(xiàn)自然功率因數(shù)校正。Flyback變換器具有輸入輸出電隔離特性，而且相對(duì)于Forward變換器和Push-Pull變換器具有更少的元器件，特別適用于小功率應(yīng)用場(chǎng)合，所以通常可以選擇Flyback變換器作為后級(jí)DC-DC輸出變換器。現(xiàn)有的Buckboost-Flyback結(jié)構(gòu)的功率因數(shù)校正變換器中至少需要兩個(gè)磁性元件，一個(gè)前級(jí)所需的儲(chǔ)能電感，一個(gè)后級(jí)所需變壓器，從而使得Buckboost-Flyback結(jié)構(gòu)的功率因數(shù)校正變換器具有相對(duì)較大的體積和重量。

因此，如何提供一種解決上述技術(shù)問(wèn)題的方案是本領(lǐng)域技術(shù)人員目前需要解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本申請(qǐng)的目的是提供一種分時(shí)復(fù)用變壓器的功率因數(shù)校正變換器，僅使用一個(gè)磁性元件實(shí)現(xiàn)了前級(jí)主動(dòng)功率因數(shù)校正和后級(jí)輸出調(diào)節(jié)，降低了功率因數(shù)校正變換器的體積和重量。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N分時(shí)復(fù)用變壓器的功率因數(shù)校正變換器，包括變換電路及控制裝置，所述變換電路包括依次連接的交流電源、前級(jí)PFC模塊及后級(jí)調(diào)節(jié)模塊，所述前級(jí)PFC模塊和所述后級(jí)調(diào)節(jié)模塊共用變壓器，所述變壓器的原邊繞組構(gòu)成所述前級(jí)PFC模塊的儲(chǔ)能電感；

所述控制裝置，用于控制所述前級(jí)PFC模塊和所述后級(jí)輸出調(diào)節(jié)模塊交替工作。

優(yōu)選的，所述變換電路還包括設(shè)于所述交流電源和所述前級(jí)PFC模塊之間的整流模塊，用于將所述交流電源輸出的交流電轉(zhuǎn)換為直流電。

優(yōu)選的，所述變換電路還包括設(shè)于所述整流模塊和所述前級(jí)PFC模塊之間的濾波模塊，用于濾除輸入電流的高頻諧波。

優(yōu)選的，所述前級(jí)PFC模塊包括第一開(kāi)關(guān)管、第二開(kāi)關(guān)管和中間緩沖電容，所述后級(jí)調(diào)節(jié)模塊包括第三開(kāi)關(guān)管及輸出電容，其中：

所述第一開(kāi)關(guān)管的第一端與所述濾波模塊的第一輸出端連接，所述第一開(kāi)關(guān)管的第二端分別與所述中間緩沖電容的第一端及所述變壓器的原邊的第一端連接，所述中間緩沖電容的第二端與所述第二開(kāi)關(guān)管的第一端連接，所述第二開(kāi)關(guān)管的第二端、所述濾波模塊的第二輸出端及所述變壓器的原邊的第二端均接地，所述變壓器的副邊的第一端與所述第三開(kāi)關(guān)管的第一端連接，所述第三開(kāi)關(guān)管的第二端與所述輸出電容的第一端及負(fù)載的第一端連接，所述輸出電容的第二端與所述變壓器的副邊的第二端及所述負(fù)載的第二端連接；

所述控制裝置具體用于：