【技术实现步骤摘要】
无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器
[0001]本技术涉及一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,是一种电能高效变换/开关电源技术,属于电力电子/新能源
技术介绍
[0002]单级PFC(Power Factor Correction)变换器,是一种交流输入/直流输出的开关变换器;其功能是仅由一次功率变换即可稳定所需的直流输出量,同时实现交流侧的功率因数校正。所谓功率因数校正(PFC),即是输入的交流电流跟踪交流电压,使它们波形一致相位相同,从而达到高功率因数。
[0003]目前,PFC(Power Factor Correction)变换器一般为非隔离型,常用的有Boost(升压)拓扑、Buck(降压)拓扑、升降压拓扑以及图腾柱拓扑。而隔离型的单级PFC变换器,大都采用反激式拓扑,也有半桥式等拓扑。反激式拓扑属于单端变换,所传输的功率不能太大,一般适合于小功率应用。半桥式等拓扑虽然能够应用于中大功率,但是,由于工频整流桥的存在,导致大功率应用时整流损耗较大。
[0004]上述内容仅用于辅助理解本技术的技术方案,并不表示上述都是现有技术。
技术实现思路
[0005]本技术的目的是,克服上述现有技术的不足,提出一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器。该变换器是一种隔离型单级PFC变换器,输入与输出隔离,稳定直流输出且实现高功率因数。该变换器是一种无工频整流桥的AC
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DC电路,采用全桥拓扑,属于双端 ...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,为单变压器方案,包含输入滤波电路(1)、电容网络(2)、变换桥(3)、变压器(4)、整流器(5)和滤波器(6),它们依次连接;输入滤波电路(1)含有共模与差模电感和X电容、Y电容,具有两个交流输出端;交流电源Ua连接输入滤波电路(1),输入滤波电路(1)的两个交流输出端提供稳定的交流电压;滤波器(6)将滤除高频纹波的直流电压作为变换器的输出而供给负载;其特征在于:变换桥(3)含有开关管Q1、Q2、Q3、Q4,为全桥拓扑具有两个桥臂,开关管Q1和Q2构成第一桥臂,开关管Q3和Q4构成第二桥臂;开关管Q1漏极和Q2源极相连作为节点V1,开关管Q3漏极和Q4源极相连作为节点V2;开关管Q2和Q4漏极相连作为变换桥(3)的正端Vd,开关管Q1和Q3源极相连作为变换桥(3)的地端GND;电容网络(2)包括电容Cs、Cd、C1、C2,它们都采用薄膜电容而非电解电容;电容Cs的两端分别连接输入滤波电路(1)的两个交流输出端电容,电容Cd的两端分别连接变换桥(3)的正端Vd和地端GND;电容C1和C2的一端连接输入滤波电路(1)的一个交流输出端而作为节点Vs,电容C1另一端连接变换桥(3)的地端GND,电容C2另一端连接变换桥(3)的正端Vd,变换桥(3)的节点V2连接输入滤波电路(1)的另一个交流输出端;或者去掉电容C1和C2,或者去掉电容Cs,或者去掉电容Cd;变压器(4)具有原边绕组Np和至少一个副边绕组Ns;原边绕组Np具有两端,副边绕组Ns具有两端和中间抽头、或者去掉中间抽头;原边绕组Np一端连接电容网络(2)的节点Vs、另一端连接变换桥(3)的节点V1;副边绕组Ns两端分别连接整流器(5)的两个交流输入端;当整流器(5)采用全波整流拓扑时,Ns的中间抽头作为整流器(5)的正输出端或者负输出端;当整流器(5)采用全桥整流拓扑时,则去掉Ns的中间抽头;整流器(5)采用全桥整流拓扑或者全波整流拓扑,具有正输出端、负输出端和两个交流输入端;整流器(5)采用的全桥整流拓扑包括二极管D1、D2、D3、D4,二极管D1的阳极与D2的阴极相连作为整流器(5)的一个交流输入端,二极管D3的阳极与D4的阴极相连作为整流器(5)的另一个交流输入端,二极管D1、D3的阴极相连作为整流器(5)的正输出端,二极管D2、D4的阳极相连作为整流器(5)的负输出端;整流器(5)采用的全波整流拓扑包括二极管D1、D2,其连接方式有两种;第一种连接方式称作共阴极连接,即是二极管D1、D2的阴极连接在一起作为整流器(5)的正输出端,二极管D1的阳极和D2的阳极作为整流器(5)的两个交流输入端,变压器(4)副边绕组Ns的中间抽头作为整流器(5)的负输出端;第二种连接方式称作共阳极连接,即是二极管D1、D2的阳极连接在一起作为整流器(5)的负输出端,二极管D1的阴极和D2的阴极作为整流器(5)的两个交流输入端,变压器(4)副边绕组Ns的中间抽头作为整流器(5)的正输出端;滤波器(6)包括滤波电感Lo1、Lo2和滤波电容Co,构成四端网络,具有正输入端、负输入端和正输出端、负输出端;滤波电感Lo1的两端分别作为滤波器(6)的正输入端和正输出端,滤波电感Lo2的两端分别作为滤波器(6)的负输入端和负输出端,滤波电容Co的正极和负极分别连接滤波器(6)的正输出端和负输出端;滤波电感Lo1和Lo2独立或者耦合,或者去掉Lo1或者去掉Lo2;当去掉Lo1时则滤波器(6)的正输入端和正输出端直接相连,当去掉Lo2时则滤波器(6)的负输入端和负输出端直接相连;或者去掉滤波电容Co,以适用于电流源模式输出;滤波器(6)的正输入端和负输入端分别连接整流器(5)的正输出端和负输出端,滤波器
(6)的正输出端和负输出端分别作为该变换器的输出正端+Vo和输出负端
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Vo。2.根据权利要求1所述的一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,其特征在于:在单变压器方案中,用二极管D01、D02分别替换变换桥(3)的开关管Q3、Q4,或者用单向晶闸管S1、S2分别替换变换桥(3)的开关管Q3、Q4,替换规则为,二极管或者单向晶闸管的阳极和阴极分别对应开关管的源极和漏极;同时保留电容网络(2)的电容C1和C2,电容C1和C2的一端共同连接电容网络(2)的节点Vs或者连接变换桥(3)的节点V2,电容C1和C2的另一端分别连接变换桥(3)的地端GND和正端Vd。3.根据权利要求1所述的一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,其特征在于:在单变压器方案中,用开关管替换整流器(5)中的二极管,替换规则为,开关管的源极和漏极分别对应二极管的阳极和阴极。4.根据权利要求1所述的一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,其特征在于:基于单变压器方案有两种衍生电路;第一种衍生电路是,变压器(4)的原边绕组Np并联电感Lr,电感Lr的自感量远小于原边绕组Np的自感量;第二种衍生电路是,在变压器(4)之原边绕组Np的位置加入电感Lr,而原边绕组Np串联电容Cr,具体连接方式为:电感Lr的两端分别连接变换桥(3)的节点V1和电容网络(2)的节点Vs,原边绕组Np一端连接变换桥(3)的节点V1、另一端连接电容Cr的一端,电容Cr另一端连接变换桥(3)的节点V2或正端Vd或地端GND、或者连接电容网络(2)的节点Vs。5.一种无桥隔离型AC
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DC单级PFC变换器,为双变压器方案,包含输入滤波电路(1)、电容网络(2)、变换桥(3)、第一变压器(41)、第二变压器(42)、整流器X(51)、整流器Y(52)、一个滤波器(6)或者两个滤波器,即滤波器X(61)和滤波器Y(62);输入滤波电路(1)含有共模与差模电感和X电容、Y电容,具有两个交流输出端;交流电源Ua连接输入滤波电路(1),输入滤波电路(1)的两个交流输出端提供稳定的交流电压;其特征在于:变换桥(3)含有开关管Q1、Q2、Q3、Q4,为全桥拓扑具有两个桥臂,开关管Q1和Q2构成第一桥臂,开关管Q3和Q4构成第二桥臂;开关管Q1漏极和Q2源极相连作为节点V1,开关管Q3漏极和Q4源极相连作为节点V2;开关管Q2和Q4漏极相连作为变换桥(3)的正端Vd,开关管Q1和Q3源极相连作为变换桥(3)的地端GND;电容网络(2)包含电容Cs、Cd、C1、C2、C3、C4,它们都采用薄膜电容而非电解电容;电容Cs的两端分别连接输入滤波电路(1)的两个交流输出端,电容Cd的两端分别连接变换桥(3)的正端Vd和地端GND;电容C1和C3的一端连接输入滤波电路(1)的一个交流输出端而作为节点Vs1,...
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