一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器制造技术

本发明专利技术提供了一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，包括单相交流电源V

【技术实现步骤摘要】
一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器


[0001]本专利技术涉及电力电子领域，具体涉及一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器。

技术介绍

[0002]近些年来，功率半导体器件及控制技术得到快速的发展，并在电力电子领域得到广泛应用。随着技术的不断革新，各种电力电子设备应运而生。整流器是一种利用电力电子开关将交流电能转换成直流电的装置，可以把交流电能转化成人们需要利用的直流电能，随着整流技术的发展，在一些关键
已经有了很大的进步。
[0003]由于内部MOSFET体二极管反向恢复问题，图腾极PFC不适用于CCM大功率应用。过去，由于IGBT开关频率的限制，将IGBT用于图腾极功率因数校正是不现实的。然而，在当今先进的半导体技术下，已经出现了开关频率超过100kHz的IGBT。由于IGBT的快速出现，使得CCM图腾极功率因数校正在大功率条件下的应用成为可能。
[0004]如果输入电网的电流有位移和较大的谐波畸变，则会导致功率因数低。较低的功率因数会造成能量浪费。畸变电流会产生谐波，污染电网。一方面，流经线路阻抗的电流会引起电压降，进而使电网发生畸变；另一方面，也会给并网的其它电气设备带来不利影响，高频杂波容易影响控制回路。同时存在输出电压低和输出电流高的现象。实际中需要应用中需要一种高增益的无桥PFC变换器对其进行升压和功率因数校正。
[0005]传统的无桥PFC变换器可以实现升压以及功率因数校正的功能，但是只有在极限占空比的条件下才能输出较高的电压，且对于传统的升压型功率因数校正，整流桥的损耗很大，特别是在低压大电流的情况下。
[0006]为了解决上述的问题，本专利技术提出了一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器。

技术实现思路

[0007]针对上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器。针对传统无桥PFC变换器的电压增益不高且输入输出电流纹波大，图腾级PFC无法适用于CCM大功率等问题，提出了一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，且该变换器结构简单，损耗低，效率高。本专利技术的实施例采用如下技术方案，具体如下：本专利技术提供了一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征在于：包括单相交流电源V
g
、第一绕组和第二绕组分别为L1和L2的耦合电感、开关管S1和S2、SiC二极管D1和D2、开关管S
D3
和S
D4
、隔离变压器P、二极管VD、电容C0和负载R
L
。
[0008]本专利技术的进一步优化，所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：所述耦合电感的第一绕组L1的同名端与输入交流电源V
g
的一端连接，耦合电感第一绕组L1的异名端分别与开关管S1的发射极和开关管S2的集电极连接。耦合电感的第二绕组L2的同名端分别与开关管S1的集电极和开关管S
D3
的漏极连接，耦合电感第二绕组L2的异名端
与隔离变压器一次侧同名端连接。隔离变压器一次侧异名端分别于开关管S2的发射极和开关管S
D4
的源极连接。输入交流电源V
g
的另一端分别与开关管S
D3
的源极和开关管S
D4
的漏极连接。隔离变压器二次侧异名端与二极管VD阳极连接，隔离变压器二次侧同名端和二极管VD阴极分别与电容C0和负载R
L
的两端连接。
[0009]本专利技术的进一步优化，所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：超快IGBT具有硬开关效率高、QG低、导通损耗小、开关频率高等优点。利用超快IGBT和SiC二极管的特性，可以在CCM工作状态下实现高开关频率的功率因数校正。
[0010]本专利技术的进一步优化，所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：整流二极管可以用电流型MOSFET代替，减小整个拓扑的通态损耗，进一步提高系统效率，降低损耗。
[0011]本专利技术的进一步优化，所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：所述高增益无桥PFC变换器包含一个升压耦合电感，匝比为N＝N2：N1，其中N1为耦合电感的第一绕组L1的匝数，N2为耦合电感的第二绕组L2的匝数。
[0012]本专利技术的进一步优化，所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：所述高增益无桥PFC变换器包含一个隔离变压器，使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，易于实现电气隔离，同时抑制共模干扰。
[0013]本专利技术具有如下有益效果：本专利技术应超快速IGBT实现了图腾柱PFC工作在CCM状态下。在电路中使用耦合电感代替升压电感，提高升压效果，实现高增益。同时隔离变压器起到电气隔离的作用。
附图说明
[0014]为更清楚的说明本专利技术，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0015]图1基于超快速IGBT的带隔离变压器的高增益无桥PFC变换器拓扑结构图。
[0016]图2输入电压正半周期内变换器的第一种工作模态。
[0017]图3输入电压正半周期内变换器的第二种工作模态。
[0018]图4输入电压负半周期内变换器的第一种工作模态。
[0019]图5输入电压负半周期内变换器的第二种工作模态。
具体实施方式
[0020]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，应当注意在此所述的实施例仅为本专利技术的部分实施例，而非本专利技术的全部实现方式，所述实施例只有示例性。
[0021]本专利技术提供了一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征在于：包括单相交流电源V
g
、第一绕组和第二绕组分别为L1和L2的耦合电感、开关管S1和S2、SiC二极管D1和D2、开关管S
D3
和S
D4
、隔离变压器P、二极管VD、电容C0和负载R
L
。所述耦合电感的第一绕组L1的同名端与输入交流电源V
g
的一端连接，耦合电感第一绕组L1的异名端分别与开关管S1的发射极和开关管S2的集电极连接；耦合电感的第二绕组L2的同名端分别与开关管S1的集电极和开关管S
D3
的漏极连接，耦合电感第二绕组L2的异名端与隔离变压器一次侧同名端连
接；隔离变压器一次侧异名端分别于开关管S2的发射极和开关管S
D4
的源极连接；输入交流电源V
g
的另一端分别与开关管S
D3
的源极和开关管S
D4
的漏极连接；隔离变压器二次侧异名端与二极管VD阳极连接，隔离变压器二次侧同名端和二极管VD阴极分别与电容C0和负载R
L
的两端连接。
[0022]超快IGBT具有硬开关效率高、QG低、导通损耗小、开关频率高等优点。超快本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征在于：包括单相交流电源V
g
、第一绕组和第二绕组分别为L1和L2的耦合电感、开关管S1和S2、SiC二极管D1和D2、开关管S
D3
和S
D4
、隔离变压器P、二极管VD、电容C0和负载R
L
。2.如权利要求1所述的一种基于超快速IGBT的高增益无桥PFC变换器，其特征是：所述耦合电感的第一绕组L1的同名端与输入交流电源V
g
的一端连接，耦合电感第一绕组L1的异名端分别与开关管S1的发射极和开关管S2的集电极连接；耦合电感的第二绕组L2的同名端分别与开关管S1的集电极和开关管S
D3
的漏极连接，耦合电感第二绕组L2的异名端与隔离变压器一次侧同名端连接；隔离变压器一次侧异名端分别于开关管S2的发射极和开关管S
D4
的源极连接；输入交流电源V
g
的另一端分别与开关管S
D3
的源极和开关管S
D4

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，许森洋，王玺哲，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：