一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器制造技术

本发明专利技术公开了一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，可实现主回路开关的ZVS导通和辅助回路开关的ZCS导通。全控型开关替代传统整流二极管，主回路具有两种充能态。双路双向辅助开关兵乓工作。谐振电感电流换向交替，电荷平衡使得电容分压点在一个开关周期内保持恒压状态。有效提高效率和功率密度，降低成本和EMI。

【技术实现步骤摘要】
一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器
本专利技术涉及电力电子变流
，尤其涉及一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器。
技术介绍
通常采用功率因数校正(PFC)提高功率因数(PF)和降低总谐波失真。在众多的PFC电路中，Boost变换器因其结构简单、输入电流连续和特性统一性强得到广泛的应用。其中无桥BoostPFC通过减少工作回路上半导体器件的数量来降低导通损耗，达到提高效率的目的。但无桥PFC中的开关损耗问题突出，当提高开关频率时，电路中的开关损耗会随之增大，尤其是当电路工作在CCM时，续流二极管的反向恢复电流将会增大开关管的开通损耗。实现高开关频率操作，辅助换流软开关变换器拓扑结构和控制方案在优化参数的同时不影响原主回路工作模式，降低开关损耗不增加开关应力。D.Divan在1989年提出第一个现代软开关变换器：主动箝位谐振型DC-Link逆变器(AC-RDCL)。R.DeDoncker在1990年提出了辅助谐振换向极变换器(ARCP)。在最初提出的ARCP逆变器中，，换流电流脉冲由一个DC-link本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，其特征在于：包括有第一主开关管(S

【技术特征摘要】
1.一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，其特征在于：包括有第一主开关管(S1)、第二主开关管(S2)、第三主开关管(S3)、第四主开关管(S4)、滤波电感(Tf1)、滤波电感(Tf2)、交流电源(VAC)、直流电源(VDC)、第一辅助电容Ca1、第二辅助电容Ca2、第一辅助开关管Qa1、第二辅助开关管Qa2、第三辅助开关管Qa3、第四辅助开关管Qa4、辅助换流电感LAUX，所述第一主开关管(S1)的源极、第二主开关管(S2)的漏极相连于P点，构成主开关左桥臂；第三主开关管(S3)的源极、第四主开关管(S4)的漏极相连于Q点，构成主开关右桥臂；滤波电感(Tf1)的一端与交流电源(VAC)的L端相连，另一端与P点相连；滤波电感(Tf2)的一端与交流电源(VAC)的N端相连，另一端与Q点相连；第一主开关管(S1)的漏极，第三主开关管(S3)的漏极，第一辅助电容Ca1一端，与直流电源(VDC)正极相连；第二主开关管(S2)的源极，第四主开关管(S4)的源极，第二辅助电容Ca2一端，与直流电源(VDC)的负极相连；第一辅助开关管Qa1的集电极与P点相连，第一辅助开关管Qa1的发射极与第二辅助开关管Qa2的发射极相连，第二辅助开关管Qa2的集电极与辅助换流电感LAUX一端O1相连；第三辅助开关管Qa3的集电极与Q点相连，第三辅助开关管Qa3的发射极与第四辅助开关管Qa4的发射极相连，第四辅助开关管Qa4的集电极与辅助换流电感LAUX一端O1相连；第一辅助电容Ca1另一端，第二辅助电容Ca2另一端，辅助换流电感LAUX另一端，相连于O2点。


2.根据权利要求1所述的一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，其特征在于：当交流电源VACL极正N极负时，工作流程及切换时间间隔为：
电路处于稳定状态，S1、S4处于导通状态，S2、S3、Qa1、Qa2、Qa3、Qa4处于关断状态；
t0时刻，开通Qa1；Qa1保持开通，延迟DA1后，关断S1；



S1保持关断，延迟DA2后，开通S2



S2保持开通，至少延迟DA3后，按照主回路SPWM的控制，关断S2



电路再一次处于稳定状态；S1、S4处于导通状态，S2、S3、Qa1、Qa2、Qa3、Qa4处于关断状态；
按照主回路SPWM的控制的时刻，开通Qa4；Qa4保持开通，延迟DA1后，关断S4；



S1保持关断，延迟DA2后，开通S2



S2保持开通，至少延迟DA3后，按照主回路SPWM的控制，关断S2



在以上给出所有延迟(DA1～DA3)的表达式中，涉及到的元件参数分为两部分，输入量和被约束量：
输入量有：输入DC电压(VDC)；辅助电压(VAUX)；开关频率(fsw)；主开关(S1-S4)；辅助开关(Qa1-Qa2)；IGBT开关管导通压降Vce；IGBT开关管反并联二极管导通压降VDF；滤波电感(LTf)；滤波电感电流峰值ITf-peak；谐振回路电阻R；S3栅极可导通的时段(ZVS时段)TmZVS；换流谐振电流Ir；
被约束量有：换流辅助电感LAUX；由通过其的最大电流与滤波电感电流之差Ir、主开关可零电压开通的时段(ZVS时段)TmZVS决定、损耗达到最小决定；约束方程为：





3.根据权利要求1所述的一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，其特征在于：本发明的一个开关周期，包括一个释能过程(A，B)，一个充能过程(Ⅰ，Ⅱ)，对于一个交流电压周期，称L正N负的半周期为正半周期；称L负N正的半周期为负半周期；左辅助回路为由Sa1～Sa4和T1,T3,Lm1,Lr1,DN1,DN2构成的电路；右辅助回路为由Sa5～Sa8和T2,T4,Lm2,Lr2,DN3,DN4构成的电路；本发明的交流电源VAC的L极正N极负为正半周期，L极负N极正为负半周期；称除正负(负正)半周期转换过程的其他工作时段为正常工作时段。


4.根据权利要求3所述的一种电容分压的改进无桥双Boost功率因数校正整流器，其特征在于：本发明的控制策略为：主回路的两种充能态交替出现：即在交流电源正半周期内，开关周期体现为A→Ι，A→ΙΙ，A→Ι，A→ΙΙ……，在交流电源负半周期内，开关周期体现为B→Ι，B→ΙΙ，B→Ι，B→ΙΙ……；
在所述交流电源正半周期内，释能态A到充能态Ⅰ的实现过程(A→Ι)，主开关S2需辅助换流，左...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹健，安永泉，
申请(专利权)人：山西大学，
类型：发明
国别省市：山西;14