脉冲重叠时间调制谐振开关电容PFC变换器的升压方法技术

本发明专利技术公开了一种基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法，先固定开关管S1的开关脉冲周期和开通时间t

【技术实现步骤摘要】
脉冲重叠时间调制谐振开关电容PFC变换器的升压方法


[0001]本专利技术属于PFC变换器
，更为具体地讲，涉及一种基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法。

技术介绍

[0002]用电设备通常需要从电网中获取电能，并转化为直流电后为其他模块供电，因此交流
‑
直流变换，是用电设备的重要环节。然而，为了保证电网的电能质量，并网设备的输入电流需要满足一定的行业标准，因此功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)技术在交流
‑
直流环节中是必要的。如今，随着电力电子技术的发展，对于PFC变换器的功率密度、电能转换效率提出了更高的要求，传统的电力电子变换器因其电感体积大及硬开关，并不能很好地满足这样的趋势。
[0003]谐振开关电容PFC变换器由于其磁性器件少，且可以实现软开关，因此在该领域具备较好的应用前景。然而，传统谐振开关电容PFC变换器的电压调节能力弱。为克服该缺点，双谐振开关电容PFC变换器应运而生。
[0004]针对双谐振开关电容PFC变换器，业界通常采用PWM(脉冲宽度调制，Pulse Width Modulation)或PFM(脉冲频率调制，Pulse Frequency Modulation)调制策略。然而，PWM应用于该变换器时会出现占空比过低的问题；而PFM应用于该变换器时会出现开关频率过高等问题，影响系统稳定性。目前已提出了一种基于定谐振时间的调制策略，该策略基于一对互补的开关脉冲，通过固定一个脉冲的开通时间使一组谐振器件谐振完半个谐振周期，通过调节另一个互补脉冲的开通时间，使双谐振开关电容变换器具备电压调节能力，然而该策略只能使该变换器具备降压能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法，通过改变开关脉冲重叠时间，从而改变充入第一谐振电感L
r1
的电荷，进而实现输出电压的升压调节。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0007](1)、计算双谐振开关电容PFC变换器的第一谐振频率其中，L
r1
为第一谐振电感，C
r
为谐振电容；
[0008](2)、计算双谐振开关电容PFC变换器的第二谐振频率其中，L
r2
为第二谐振电感；
[0009](3)、固定开关管S1和S2的开关周期，使开关频率f
s
在2f
r1
f
r2
/f
r1
+f
r2
的90％至100％之间；
[0010](4)、固定开关管S1的开通时间并固定开通脉冲的上升时刻与开关周期起始时刻一致，保证谐振电容C
r
和第二谐振电感L
r2
谐振完成半个谐振周期；
[0011](5)、固定开关管S2的开关脉冲下降时刻与开关周期的结束时刻一致，调节开关管S2的开通时间t
on2
使其与开关管S1的开通时间t
on1
存在一定的重叠时间t
ov
；
[0012](6)、待开关脉冲设定好后，根据输出电压V
out
和输出功率P
out
需求设定负载电阻R
L
，R
L
＝V
out2
/P
out
；
[0013](7)、根据给定的升压增益M，计算重叠时间t
ov
：
[0014][0015]其中，λ为中间变量，满足λ＝f
s
C
r
R
L
；
[0016](8)、给双谐振开关电容PFC变换器输入一个正弦的功率信号，通过调整重叠时间t
ov
来改变双谐振开关电容PFC变换器的输出增益，使双谐振开关电容PFC变换器在开关周期内依次工作于四种模态，具体为：
[0017]第一工作模态：谐振模态；在开关周期起始时刻，S1零电流开通，C
r
和L
r2
开始谐振，电流i
Lr2
开始正弦上升，在谐振模态下输出电压V
out
由输出电容C
out
维持；
[0018]第二工作模态：Boost+谐振模态；在开关管S1的开关脉冲下降时刻的前t
ov
个时刻时，S2导通，而S1不关断，两者保持同时导通，此时，L
r1
被输入电压直接充电，流过L
r1
的电流i
Lr1
线性上升，由于C
r
与L
r2
继续谐振，电流i
Lr2
继续呈正弦变化，直至t2时刻下降至0，二极管D1截止，在Boost+谐振模态下输出电压V
out
继续由输出电容C
out
维持；
[0019]第三工作模态：谐振模态；在开关管S1的开关脉冲下降时刻，S1零电流关断，S2继续开通，C
r
两端的电压达到峰值，之后C
r
和L
r1
开始谐振并对负载侧放电；
[0020]第四工作模态：零状态模态；当第三工作模态中电流i
Lr1
正弦下降至0，二极管D2截止时刻进入第四工作模态，此时，D1和D2均截止，电路中除了输出电压由输出电容C
out
维持外，无充放电路径，C
r
的端电压保持在谷值，直到当前开关周期结束。
[0021]本专利技术的专利技术目的是这样实现的：
[0022]本专利技术基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法，先固定开关管S1的开关脉冲周期和开通时间t
on1
，使谐振电容C
r
和第二谐振电感L
r2
谐振完成半个谐振周期；再固开关管S2的开关脉冲周期和开通脉冲的下降时刻t4，通过调节其开通时间t
on2
，进而调节开关管S1和开关管S2的开关脉冲重叠时间t
ov
；在两个开关脉冲的重叠时间内，将开关管S1和S2同时开通，使第一谐振电感L
r1
直接被输入电压充电，并在开关管S1关断后第一谐振电感L
r1
与谐振电容C
r
一起向负载侧谐振放电，从而改变开关脉冲重叠时间t
ov
，也就改变充入第一谐振电感L
r1
的电荷，进而实现输出电压的升压调节。
[0023]同时，本专利技术基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法还具有以下有益效果：
[0024](1)、本专利技术将开关管的周期固定，可以避免因本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于脉冲重叠时间调制的双谐振开关电容PFC变换器升压方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)、计算双谐振开关电容PFC变换器的第一谐振频率其中，L
r1
为第一谐振电感，C
r
为谐振电容；(2)、计算双谐振开关电容PFC变换器的第二谐振频率其中，L
r2
为第二谐振电感；(3)、固定开关管S1和S2的开关周期，使开关频率f
s
在2f
r1
f
r2
/f
r1
+f
r2
的90％至100％之间；(4)、固定开关管S1的开通时间并固定开通脉冲的上升时刻与开关周期起始时刻一致，保证谐振电容C
r
和第二谐振电感L
r2
谐振完成半个谐振周期；(5)、固定开关管S2的开关脉冲下降时刻与开关周期的结束时刻一致，调节开关管S2的开通时间t
on2
使其与开关管S1的开通时间t
on1
存在一定的重叠时间t
ov
；(6)、待开关脉冲设定好后，根据输出电压V
out
和输出功率P
out
需求设定负载电阻R
L
，R
L
＝V
out2
/P
out
；(7)、根据给定的升压增益M，计算重叠时间t
ov
：其中，λ为中间变量，满足λ＝f
s
C
r
R
L
；(8)、给双谐振开关电容PFC变换器输入一个正弦的功率信号，通过调整重叠时间t

【专利技术属性】
技术研发人员：韩雨伯，唐远鸿，赵玲玲，胡维昊，黄琦，张真源，李坚，杜月芳，
申请(专利权)人：电子科技大学，
类型：发明
国别省市：