[發明專利]一種分時復用變壓器的功率因數校正變換器

有效

• 申請號: 202011622483.0
• 申請日: 2020-12-30
• 公開（公告）號: CN112838757B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 閻鐵生;李明;夏浩剛;楊波;王軍;宋瀟瀟;孫章
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M7/219;H02M3/335
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉志紅

本申請公開了一種分時復用變壓器的功率因數校正變換器，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PFC模塊及后級調節模塊，前級PFC模塊和后級調節模塊共用變壓器，變壓器的原邊繞組構成前級PFC模塊的儲能電感；控制裝置，用于控制前級PFC模塊和后級輸出調節模塊交替工作。本申請僅使用一個磁性元件實現了前級主動功率因數校正和后級輸出調節，降低了功率因數校正變換器的體積和重量。

技術領域

本申請涉及電力電子設備領域，特別涉及一種分時復用變壓器的功率因數校正變換器。

背景技術

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

兩級AC-DC變換器的前級PFC和后級DC-DC理論上可以由幾種基本的拓撲進行組合，如前級PFC可由Buck、Boost或者Buck-Boost構成，相比于前兩者，Buck-Boost型前級PFC電路輸出電壓范圍比較寬，而且當其工作在DCM(Discontinuous Conduction Mode，斷續導通模式)模式時可以實現自然功率因數校正。Flyback變換器具有輸入輸出電隔離特性，而且相對于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用場合，所以通常可以選擇Flyback變換器作為后級DC-DC輸出變換器。現有的Buckboost-Flyback結構的功率因數校正變換器中至少需要兩個磁性元件，一個前級所需的儲能電感，一個后級所需變壓器，從而使得Buckboost-Flyback結構的功率因數校正變換器具有相對較大的體積和重量。

因此，如何提供一種解決上述技術問題的方案是本領域技術人員目前需要解決的問題。

發明內容

本申請的目的是提供一種分時復用變壓器的功率因數校正變換器，僅使用一個磁性元件實現了前級主動功率因數校正和后級輸出調節，降低了功率因數校正變換器的體積和重量。

為解決上述技術問題，本申請提供了一種分時復用變壓器的功率因數校正變換器，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PFC模塊及后級調節模塊，所述前級PFC模塊和所述后級調節模塊共用變壓器，所述變壓器的原邊繞組構成所述前級PFC模塊的儲能電感；

所述控制裝置，用于控制所述前級PFC模塊和所述后級輸出調節模塊交替工作。

優選的，所述變換電路還包括設于所述交流電源和所述前級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換為直流電。

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

優選的，所述前級PFC模塊包括第一開關管、第二開關管和中間緩沖電容，所述后級調節模塊包括第三開關管及輸出電容，其中：

所述第一開關管的第一端與所述濾波模塊的第一輸出端連接，所述第一開關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關管的第一端連接，所述第二開關管的第二端、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關管的第一端連接，所述第三開關管的第二端與所述輸出電容的第一端及負載的第一端連接，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載的第二端連接；

所述控制裝置具體用于：