交错变换器电流采样电路、采样控制方法及其应用技术

本发明专利技术公开了一种交错变换器电流采样电路，包括电流互感器、第一开关、第二开关、电源以及采样处理电路；电流互感器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组，第一开关和第一原边绕组串联后构成第一变换器，第二开关和第二原边绕组串联后构成第二变换器，第一变换器和第二变换器的两端均连接至电源；采样处理电路连接至副边绕组的两端；第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作。本发明专利技术还公开了一种交错变换器电流采样电路采样控制方法及其应用。本发明专利技术能解决成本高和有延时的问题。

Interleaved Converter Current Sampling Circuit, Sampling Control Method and Its Application

【技术实现步骤摘要】
交错变换器电流采样电路、采样控制方法及其应用
本专利技术涉及一种电流采样
，尤其涉及一种交错变换器电流采样电路、采样控制方法及其应用。
技术介绍
一般两相交错变换器采用两路独立的电流采样，这种采样方式控制简单，但对于有隔离要求或者电流双向流动的拓扑，此种采样方式需要用到隔离器件或者运算放大器，一般的隔离器件(如光耦、磁隔离芯片等)采样有较大的延时，并且需要隔离供电，电路复杂，成本高。如图所示的无桥交错PFC电路，其电感(L1和L2)电流、双向开关管(S1和S2)电流是双向流动的，业界常见的电流采样方式是采用取样电阻R1和R2，经隔离光耦U1和U2，连接到控制器。这种采样方式由于光耦成本高、有延时而且需要额外的隔离电源供电，限制了该拓扑的高频应用及高功率密度应用。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的之一在于提供一种交错变换器电流采样电路，其能解决成本高和有延时的问题。本专利技术的目的之二在于提供一种交错变换器电流采样电路的电流采样控制方法，其能解决成本高和有延时的问题。本专利技术的目的之三在于提供一种带电流采样的两路交错并联PFC电路，其能解决两路交错并联PFC电路中电流采样成本高和有延时的问题。本专利技术的目的之四在于提供一种带电流采样的ViennaPFC电路，其能解决ViennaPFC电路中电流采样成本高和有延时的问题。本专利技术的目的之一采用以下技术方案实现：一种交错变换器电流采样电路，其包括电流互感器、第一开关、第二开关、电源以及采样处理电路；其中：所述电流互感器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组，所述第一开关和第一原边绕组串联后构成第一变换器，第二开关和第二原边绕组串联后构成第二变换器，所述第一变换器和第二变换器的两端均连接至电源；所述采样处理电路连接至所述副边绕组的两端；所述第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作；所述电源为交流电源，第一开关和第二开关在交流电源的一个周期内流过正向电流或反向电流，第一开关和第二开关在相邻的开关周期内流过相同方向的电流；所述开关周期远小于交流电源的周期；正向电流或负向电流流过第一变换器和第二变换器时，当一路电流从第一变换器的原边绕组的同名端流向异名端时，则在相邻开关周期内另一路电流从第二变换器的原边绕组的异名端流向同名端。进一步地，所述第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作，为：所述第一开关和第二开关的导通与关断均以预设的开关周期为基准进行周期性工作，当第一开关导通时对应的相位范围为[360n+x，360n+y]时，则相邻的开关周期内第二开关导通时对应的相位范围为[360n+t+x，360n+t+y]或[360n-t+x，360n-t+y]，n为自然数，0°＜(y-x)＜360°，150°≤t≤210°。进一步地，所述第一开关和第二开关均为MOSFET管、IGBT管、GaN管、三极管、晶闸管和继电器中的任一种，或者它们的组合构成的双向开关。进一步地，所述采样处理电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电阻，所述第一二极管和第三二极管的负极均连接至第一电阻的第一端，所述第二二极管和第四二极管的正极均连接至第一电阻的第二端，所述第二二极管和第四二极管的负极分别连接至第一二极管和第三二极管的正极；所述副边绕组的同名端连接至第一二极管的正极和第二二极管的负极之间，所述副边绕组的异名端连接至第三二极管的正极和第四二极管的负极之间；所述第一电阻的第二端接地，对所述第一电阻第一端上的电流进行采集。进一步地，所述采样处理电路还包括控制器，所述控制器的采样信号输入端连接至所述第一电阻的第一端；所述控制器还用于控制第一开关和第二开关的导通时间。进一步地，所述控制器为DSP处理器。本专利技术的目的之二采用以下技术方案实现：一种采用本专利技术目的之一的交错变换器电流采样电路进行电流采样的控制方法，其包括以下步骤：获取第一开关和第二开关的导通时间；通过采样处理电路在第一开关导通时间的中点和第二开关导通时间的中点进行电流采集，分别得到第一变换器的平均电流和第二变换器的平均电流。本专利技术的目的之三采用以下技术方案实现：一种带电流采样的两路交错并联PFC电路，将本专利技术目的之一的交错变换器电流采样电路应用于两路交错并联PFC电路中，所述两路交错并联PFC电路包括交流电源、以及交错并联的第一PFC电路和第二PFC电路，所述交流电源连接至第一PFC电路和第二PFC电路的输入端，所述第一PFC电路和第二PFC电路分别包括第一开关管和第二开关管，所述第一原边绕组和第二原边绕组分别与第一开关管和第二开关管串联形成第一变换器和第二变换器。进一步地，所述第一PFC电路和第二PFC电路均为boost电路；或者所述第一PFC电路还包括第一电感、第一续流二极管、第二续流二极管；所述第二PFC电路还包括第二电感、第三续流二极管、第四续流二极管；所述第一续流二极管和第三续流二极管的负极连接至两路交错并联PFC电路的输出端，所述第二续流二极管和第四续流二极管的负极分别连接至第一续流二极管和第三续流二极管的正极，所述第二续流二极管和第四续流二极管的正极接地；所述第一PFC电路和第二PFC电路的输出直流侧采用串联的第五二极管和第六二极管，所述第五二极管的负极连接至两路交错并联PFC电路的输出端，所述第六二极管的负极连接至第五二极管的正极，所述第六二极管的正极接地；所述第一开关管的输出端连接至第一原边绕组的异名端，所述第一原边绕组的同名端连接至交流电源的第一端，所述第一开关管的输入端以及第一电感的第一端均连接至第二续流二极管的负极和第一续流二极管的正极之间，所述第一电感的第二端与交流电源的第二端相连；所述第二开关管的输出端连接至第二原边绕组的同名端，所述第二原边绕组的异名端连接至交流电源的第一端，所述第二开关管的输入端以及第二电感的第一端均连接至第四续流二极管的负极和第三续流二极管的正极之间，所述第二电感的第二端与交流电源的第二端相连。本专利技术的目的之四采用以下技术方案实现：一种带电流采样的ViennaPFC电路，将本专利技术目的之一的交错变换器电流采样电路应用于ViennaPFC电路；所述ViennaPFC电路包括A相两路交错并联PFC电路、B相两路交错并联PFC电路和C相两路交错并联PFC电路，所述交错变换器电流采样电路为三个，分别为第一交错变换器电流采样电路、第二交错变换器电流采样电路和第三交错变换器电流采样电路；所述A相两路交错并联PFC电路包括A相交流电源、以及交错并联的第一A相PFC电路和第二A相PFC电路，所述A相交流电源连接至第一A相PFC电路和第二A相PFC电路的输入端，所述第一A相PFC电路和第二A相PFC电路分别包括第一A相开关管和第二A相开关管，所述第一交错变换器电流采样电路中的第一原边绕组和第二原边绕组分别与第一A相开关管和第二A相开关管串联形成第一交错变换器电流采样电路的第一变换器和第二变换器；所述B相两路交错并联PFC电路包括B相交流电源、以及交错并联的第一B相PFC电路和第二B相PFC电路，所述B相交流电源连接至第一B相PFC电路和第二B相PFC电路的输入端，所述第一B相PFC电路和第二B相PFC电路分别包括第一B相开关管和第二B相开关管，所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种交错变换器电流采样电路，其特征在于，包括：电流互感器、第一开关、第二开关、电源以及采样处理电路；其中：所述电流互感器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组，所述第一开关和第一原边绕组串联后构成第一变换器，第二开关和第二原边绕组串联后构成第二变换器，所述第一变换器和第二变换器的两端均连接至电源；所述采样处理电路连接至所述副边绕组的两端；所述第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作；所述电源为交流电源，第一开关和第二开关在交流电源的一个周期内流过正向电流或反向电流，第一开关和第二开关在相邻的开关周期内流过相同方向的电流；所述开关周期远小于交流电源的周期；正向电流或负向电流流过第一变换器和第二变换器时，当一路电流从第一变换器的原边绕组的同名端流向异名端时，则在相邻开关周期内另一路电流从第二变换器的原边绕组的异名端流向同名端。

【技术特征摘要】
1.一种交错变换器电流采样电路，其特征在于，包括：电流互感器、第一开关、第二开关、电源以及采样处理电路；其中：所述电流互感器包括第一原边绕组、第二原边绕组和副边绕组，所述第一开关和第一原边绕组串联后构成第一变换器，第二开关和第二原边绕组串联后构成第二变换器，所述第一变换器和第二变换器的两端均连接至电源；所述采样处理电路连接至所述副边绕组的两端；所述第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作；所述电源为交流电源，第一开关和第二开关在交流电源的一个周期内流过正向电流或反向电流，第一开关和第二开关在相邻的开关周期内流过相同方向的电流；所述开关周期远小于交流电源的周期；正向电流或负向电流流过第一变换器和第二变换器时，当一路电流从第一变换器的原边绕组的同名端流向异名端时，则在相邻开关周期内另一路电流从第二变换器的原边绕组的异名端流向同名端。2.如权利要求1所述的交错变换器电流采样电路，其特征在于：所述第一开关和第二开关以移相180度的方式实现交错工作，为：所述第一开关和第二开关的导通与关断均以预设的开关周期为基准进行周期性工作，当第一开关导通时对应的相位范围为[360n+x，360n+y]时，则相邻开关周期内第二开关导通时对应的相位范围为[360n+t+x，360n+t+y]或[360n-t+x，360n-t+y]，n为自然数，0°＜(y-x)＜360°，150°≤t≤210°。3.如权利要求1所述的交错变换器电流采样电路，其特征在于：所述第一开关和第二开关均为MOSFET管、IGBT管、GaN管、三极管、晶闸管和继电器中的任一种，或者它们的组合构成的双向开关。4.如权利要求1所述的交错变换器电流采样电路，其特征在于：所述采样处理电路包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电阻，所述第一二极管和第三二极管的负极均连接至第一电阻的第一端，所述第二二极管和第四二极管的正极均连接至第一电阻的第二端，所述第二二极管和第四二极管的负极分别连接至第一二极管和第三二极管的正极；所述副边绕组的同名端连接至第一二极管的正极和第二二极管的负极之间，所述副边绕组的异名端连接至第三二极管的正极和第四二极管的负极之间；所述第一电阻的第二端接地，对所述第一电阻第一端上的电流进行采集。5.如权利要求4所述的交错变换器电流采样电路，其特征在于：所述采样处理电路还包括控制器，所述控制器的采样信号输入端连接至所述第一电阻的第一端；所述控制器还用于控制第一开关和第二开关的导通时间。6.如权利要求5所述的交错变换器电流采样电路，其特征在于：所述控制器为DSP处理器。7.一种采用权利要求1-6任一项所述的交错变换器电流采样电路进行电流采样的控制方法，其特征在于：其包括以下步骤：获取第一开关和第二开关的导通时间；通过采样处理电路在第一开关导通时间的中点和第二开关导通时间的中点进行电流采集，分别得到第一变换器的平均电流和第二变换器的平均电流。8.一种带电流采样的两路交错并联PFC电路，其特征在于：将权利要求1-6任一项所述的交错变换器电流采样电路应用于两路交错并联PFC电路中，所述两路交错并联PFC电路包括交流电源、以及交错并联的第一PFC电路和第二PFC电路，所述交流电源连接至第一PFC电路和第二PFC电路的输入端，所述第一PFC电路和第二PFC电路分别包括第一开关管和第二开关管，所述第一原边绕组和第二原边...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建山，王金鑫，陈涛，郭卫农，韦康，
申请(专利权)人：杭州中恒电气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33