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CN1564449A - 最小电压有源箝位单相交流－直流功率因数校正变换器 - Google Patents

最小电压有源箝位单相交流－直流功率因数校正变换器 Download PDF

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CN1564449A
CN1564449A CNA2004100178157A CN200410017815A CN1564449A CN 1564449 A CN1564449 A CN 1564449A CN A2004100178157 A CNA2004100178157 A CN A2004100178157A CN 200410017815 A CN200410017815 A CN 200410017815A CN 1564449 A CN1564449 A CN 1564449A
Authority
CN
China
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diode
circuit
capacitor
inductor
converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CNA2004100178157A
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English (en)
Inventor
徐德鸿
冯波
徐君
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang University ZJU
Original Assignee
Zhejiang University ZJU
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Filing date
Publication date
Application filed by Zhejiang University ZJU filed Critical Zhejiang University ZJU
Priority to CNA2004100178157A priority Critical patent/CN1564449A/zh
Publication of CN1564449A publication Critical patent/CN1564449A/zh
Pending legal-status Critical Current

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    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

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Abstract

本发明的最小电压有源箝位单相交流－直流功率因数校正变换器包括整流电路，电感，二极管和主开关，电感的一端与整流电路的输出端相连，另一端与二极管的正端相连，在电感和二极管的接点与整流电路的另一输出端之间接入主开关与辅助开关的串联电路，并在辅助开关的两端并联第三电容和跨接谐振电感与箝位电容相串联的电路，在二极管的负端与整流电路的另一输出端间接入输出电容。该变换器结构简单，可以使二极管的反向恢复得到抑制，使电路中所有功率开关器件实现软开关，从而减小了变换器中的开关损耗，提高电路效率，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。该变换器的电路能够实现对输出电容电压控制，可用于分布式电源中前级整流装置。

Description

最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器
技术领或
本发明涉及功率因数校正变换器，尤其是软开关单相交流-直流功率因数校正变换器。
背景技术
目前的单相交流-直流功率因数校正变换器如图1所示，它包括由四个二极管构成的整流电路，电感L，二极管D2和主开关S1，电感L的一端与整流电路的输出端相连，另一端与二极管D2的正端相连，在电感L和二极管D2的接点与整流电路的另一输出端之间接入主开关S1支路，在二极管D2的负端与整流电路的另一输出端间接有输出电容Co。这种单相交流-直流功率因数校正变换器应用于全球通用电源输入，能够实现功率因数校正，但电路工作在硬开关状态，存在着二极管的反向恢复问题，器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，降低了电路效率。
发明内容
本发明的目的是提供一种应用于全球通用电源输入，可以抑制二极管的反向恢复，开关损耗小，效率高，使用安全可靠的最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器。
本发明的最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器包括由四个二极管构成的整流电路，电感，二极管和主开关，电感的一端与整流电路的输出端相连，另一端与二极管的正端相连，在电感和二极管的接点与整流电路的另一输出端之间接入主开关支路，在二极管的负端与整流电路的另一输出端间接有输出电容，其特征是主开关并联第一电容，二极管并联第二电容，并在所说的主开关支路串联辅助开关，在辅助开关的两端并联第三电容和跨接谐振电感与箝位电容相串联的电路。
本发明的最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器结构简单，可以使二极管的反向恢复得到抑制，使电路中所有功率开关器件实现软开关，从而减小了变换器中的开关损耗，提高电路效率，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。该变换器的显著特点是变换器中的功率开关和二极管上的电压应力等于输出电压。该变换器的电路能够实现对输出电容电压控制，可用于分布式电源中前级整流装置。
附图说明
图1是现有的单相交流-直流功率因数校正变换器；
图2是本发明的最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器电路图；
图3是本发明中开关器件的控制脉冲时序图；
图4是本发明电路工作时的主要电压和电流波形。
具体实施方式
参照图2，本发明的最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器包括由四个二极管构成的整流电路D1，电感L，二极管D2和主开关S1，电感L的一端与整流电路的输出端A相连，另一端与二极管D2的正端相连，在电感L和二极管D2的接点与整流电路的另一输出端B之间接入主开关S1与辅助开关S3的串联电路，并在辅助开关S3的两端并联第三电容C3和跨接谐振电感L1与箝位电容Cc相串联的电路，在二极管D2的负端与整流电路的另一输出端B间接入输出电容Co。
以下结合图3、图4详细描述最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器的工作过程。对于功率因数校正变换器，在输入电流一个工频周期的正、负半波内，其工作过程是类似的，这里就以正半波内的一个开关周期为例进行分析。在一个开关工作周期内，变换器共有6个工作状态。
阶段1(t0-t1)：
在t0时刻之前，辅助开关S3被关断，二极管D2导通，在谐振电感L1的反向电流的作用下，辅助开关S3的并联电容C3被充电，主开关S1的并联电容C1被放电，S1两端的电压下降。到t0时刻，S3两端的电压为Vo，C3充电完成，S3两端的电压被箝位为变换器输出直流电压Vo。S1两端的电压降为零，其体内二极管开始导电，之后S1在零电压条件下被驱动开通，使S1实现软开关。在此阶段，由于电感L1的存在，二极管的反向恢复得到抑制。
阶段2(t1-t2)：
t1时刻，二极管D2中的电流下降到零，二极管反向关断。谐振电感L1和电容C2及辅助开关S3的并联电容C3开始谐振，C2被充电，C3被放电。在本阶段末，C2两端电压被箝位在Vo，S3两端的电压下降为零，L1和C2、C3的谐振停止。
阶段3(t2-t3)：
辅助开关S3的体内二极管在t2时刻开始导通，由此辅助开关S3可在零电压下开通，使S3实现软开关。从t2开始，箝位电容开始通过谐振电感L1放电。
阶段4(t3-t4)：
t3时刻，主开关管S1被关断。由于主开关管并联电容的作用，主开关管是在零电压条件下关断的。在输入电感电流iL的作用下，主开关S1的并联电容C1被充电，电容C2被放电，二极管D2两端的电压降低直至为零，D2导通，本阶段结束。
阶段5(t4-t5)：
t4时刻，二极管D2导通。主开关S1两端电压被箝位为输出电压Vo，升压电感L的电流全部通过二极管D2流到输出端。箝位电容Cc仍在通过辅助开关S3、谐振电感L1放电。
阶段6(t5-t6)：
t5时刻，辅助开关S3被关断，二极管D2保持导通。此时谐振电感L1中的电流已经变为负向，所以主开关S1的并联电容C1被放电，辅助开关S3的并联电容C3被充电。直到t6时刻，S3两端的电压为Vo，C3充电完成，主开关管S1两端的电压下降为零，其体内二极管开始导通。t6时刻之后，重复下一个开关周期。

Claims (1)

1.最小电压有源箝位单相交流-直流功率因数校正变换器，它包括由四个二极管构成的整流电路(D1)，电感(L)，二极管(D2)和主开关(S1)，电感(L)的一端与整流电路的输出端(A)相连，另一端与二极管(D2)的正端相连，在电感(L)和二极管(D2)的接点与整流电路的另一输出端(B)之间接入主开关(S1)支路，在二极管(D2)的负端与整流电路的另一输出端(B)间接有输出电容(Co)，其特征是主开关(S1)并联第一电容(C1)，二极管(D2)并联第二电容(C2)，并在所说的主开关(S1)支路串联辅助开关(S3)，在辅助开关(S3)的两端并联第三电容(C3)和跨接谐振电感(L1)与箝位电容(Cc)相串联的电路。
CNA2004100178157A 2004-04-13 2004-04-13 最小电压有源箝位单相交流－直流功率因数校正变换器 Pending CN1564449A (zh)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101931319B (zh) * 2009-06-08 2012-11-21 康舒科技股份有限公司 无桥式功率因子校正电路
CN103138605A (zh) * 2011-11-28 2013-06-05 何曙光 一种高、低频ac/dc转换电路

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Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C02 Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication