一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公布了一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，包括兩個(gè)電感、兩個(gè)不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、兩個(gè)二極管、四個(gè)電容；第一電感一端與輸入電壓一端、第一電容一端連接，第一電感另一端與第一IGBT的集電極、第二IGBT的發(fā)射極、第一二極管陽極、第二二極管陰極連接；第二電感一端與輸入電壓另一端、第二電容一端連接，第二電感另一端與第一IGBT的發(fā)射極、第二IGBT的集電極、第三電容負(fù)極、第四電容正極連接；第三電容正極與第一二極管陰極、負(fù)載一端連接，第四電容負(fù)極與第二二極管陽極、第一電容另一端、第二電容另一端、負(fù)載另一端連接。本實(shí)用新型電路簡(jiǎn)單，損耗低、效率高，電壓增益高，共模干擾抑制效果好。
【專利說明】
一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實(shí)用新型涉及AC/DC變換領(lǐng)域，尤其涉及一種共模抑制雙Boost倍壓功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大量的使用橋式不控整流不僅給電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的諧波污染，而且交流側(cè)功率因數(shù)的偏低也造成了電能的浪費(fèi)。功率因數(shù)校正技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)交流側(cè)電流跟蹤交流側(cè)電壓，可以提高交流側(cè)的功率因數(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的Boost型PFC電路由于整流橋的存在造成整機(jī)的效率偏低。為了提高轉(zhuǎn)換效率，PFC已經(jīng)從傳統(tǒng)的有橋PFC發(fā)展到無橋PFC。但目前廣泛研究的無橋PFC電路通常共模干擾比較大，而且效率也不是非常高?，F(xiàn)有的PFC電路要想獲得較高的輸出電壓就要增加輸入電壓才能滿足需要。
[0004]為了解決上述的問題，本實(shí)用新型提出了一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器?！緦?shí)用新型內(nèi)容】
[0005]針對(duì)現(xiàn)有PFC電路功率損耗大、效率偏低、電壓增益不高及現(xiàn)有無橋PFC電路共模干擾大等問題，本實(shí)用新型的目的在于一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，能降低電路損耗、提高電壓增益、抑制共模干擾。
[0006]為了達(dá)到以上所述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。
[0007]一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，由兩個(gè)電感、兩個(gè)不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、兩個(gè)二極管、四個(gè)電容組成:第一電感的一端分別與輸入交流電壓源的一端、第一電容的一端連接，第一電感的另一端分別與第一 IGBT的集電極、第二 IGBT的發(fā)射極、第一二極管的陽極、第二二極管的陰極連接;第二電感的一端分別與輸入交流電壓源的另一端、第二電容的一端連接，第二電感的另一端分別與第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、第三電容的負(fù)極、第四電容的正極連接;第三電容的正極分別與第一二極管的陰極、負(fù)載的一端連接，第四電容的負(fù)極分別與第二二極管的陽極、第一電容的另一端、第二電容的另一端、負(fù)載的另一端連接。
[0008]本實(shí)用新型采用不帶反并聯(lián)二極管的IGBT，可以進(jìn)一步減少損耗。第一電容和第二電容均為無極性電容，用于消除電路的共模干擾，并不影響電路的結(jié)構(gòu)。輸入交流電壓源的兩側(cè)與功率地之間分別增加第一電容和第二電容，第一電容和第二電容在功率地與輸入交流電壓源之間增加了一路高頻電路通道，消弱了共模干擾。第三電容和第四電容均為有極性電容且足夠大，能夠各自穩(wěn)定兩端的直流電壓，輸出直流電壓等于第三電容兩端的直流電壓和第四電容兩端的直流電壓的和。
[0009]當(dāng)輸入交流電壓源在正半周時(shí)，第一IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號(hào)可以控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，而第二 IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在交流正半周期時(shí)，交流電壓源、第一電感、第二電感、第一IGBT、第一二極管、第三電容、第四電容共同組成一個(gè)Boost電路。
[0010]當(dāng)輸入交流電壓源在負(fù)半周時(shí)，第二IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號(hào)可以控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，而第一 IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在交流負(fù)半周期時(shí)，交流電壓源、第一電感、第二電感、第二IGBT、第二二極管、第三電容、第四電容共同組成另一個(gè)Boost電路。
[0011 ]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果有:
[0012]1、電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
[0013]本實(shí)用新型采用兩個(gè)不帶反并聯(lián)二極管的IGBT分別工作在輸入交流電壓源的正負(fù)半周，每個(gè)半周可以視為一個(gè)Boost電路。
[0014]2、損耗低、效率高
[0015]本實(shí)用新型采用不帶反并聯(lián)二極管的IGBT，在電感充電回路中只有一個(gè)開關(guān)器件導(dǎo)通，省去了整流橋等，都降低或減少了損耗，提升了整機(jī)傳輸效率。
[0016]3、電壓增益高
[0017]本實(shí)用新型輸出電壓增益相比傳統(tǒng)單相BoostPFC電路增加一倍。
[0018]4、共模干擾抑制效果好
[0019]本實(shí)用新型與傳統(tǒng)的無橋BoostPFC電路相比，在輸入交流電壓源的兩側(cè)與功率地之間分別增加一個(gè)電容，使功率地與輸入電源之間增加了一路高頻電路通道，消弱了共模干擾。
【附圖說明】
[0020]圖1是本實(shí)用新型的一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0021]圖2a、圖2b分別是圖1所示電路在輸入交流電壓正半周時(shí)第一IGBT管開通和關(guān)斷時(shí)的工作示意圖；
[0022]圖3a、圖3b分別是圖1所示電路在輸入交流電壓負(fù)半周時(shí)第二IGBT管開通和關(guān)斷時(shí)的工作示意圖；
[0023]圖4是仿真得到交流側(cè)輸入交流電壓與電流的波形圖；
[0024]圖5a~5c是仿真得到直流側(cè)輸出直流電壓的波形圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025]以下結(jié)合實(shí)施例及附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述說明，但本實(shí)用新型的實(shí)施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細(xì)說明之過程或參數(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的。
[0026]如圖1所示，一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器由兩個(gè)電感、兩個(gè)不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、兩個(gè)二極管、四個(gè)電容組成:第一電感的一端分別與輸入交流電壓源的一端、第一電容的一端連接，第一電感的另一端分別與第一 IGBT的集電極、第二 IGBT的發(fā)射極、第一二極管的陽極、第二二極管的陰極連接;第二電感的一端分別與輸入交流電壓源的另一端、第二電容的一端連接，第二電感的另一端分別與第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、第三電容的負(fù)極、第四電容的正極連接;第三電容的正極分別與第一二極管的陰極、負(fù)載的一端連接，第四電容C4的負(fù)極分別與第二二極管的陽極、第一電容的另一端、第二電容的另一端、負(fù)載的另一端連接。
[0027]如圖2a~2b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin工作在正半周時(shí)，第一IGBTSl的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號(hào)可以控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，而第二 IGBTS2的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在交流正半周期時(shí)，交流電壓源Vin、第一電感L1、第二電感L2、第一 IGBTSl、第一二極管Dl、第三電容C3、第四電容C4共同組成一個(gè)Boost電路。當(dāng)控制第一IGBT管SI導(dǎo)通時(shí)，輸入交流電壓源Vin對(duì)第一電感LI和第二電感L2正向進(jìn)行充電儲(chǔ)能，第三電容C3和第四電容C4 一起對(duì)負(fù)載R放電。當(dāng)控制第一 IGBT管SI關(guān)斷時(shí)，輸入交流電壓源Vin、第一電感L1、第二電感L2、第一二極管Dl、第三電容C3、第四電容C4和負(fù)載R形成一個(gè)回路，此時(shí)第三電容C3進(jìn)行充電、第四電容C4進(jìn)行放電。根據(jù)輸出直流電壓UO的要求調(diào)整第一 IGBT管SI的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。
[0028]如圖3a~3b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin工作在負(fù)半周時(shí)，第二IGBTS2的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號(hào)可以控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，而第一 IGBTSl的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在交流負(fù)半周期時(shí)，交流電壓源Vin、第一電感L1、第二電感L2、第二 IGBTS2、第二二極管D2、第三電容C3、第四電容C4共同組成另一個(gè)Boost電路。當(dāng)控制第二IGBTS2導(dǎo)通時(shí)，輸入交流電壓源Vin對(duì)第一電感LI和第二電感L2反向進(jìn)行充電儲(chǔ)能，第三電容C3和第四電容C4一起對(duì)負(fù)載R放電。當(dāng)控制第二IGBT管S2關(guān)斷時(shí)，輸入交流電壓源Vin、第一電感L1、第二電感L2、第二二極管D2、第三電容C3、第四電容C4和負(fù)載R形成一個(gè)回路，此時(shí)第三電容C3進(jìn)行放電、第四電容C4進(jìn)行充電。根據(jù)輸出直流電壓UO的要求調(diào)整第二 IGBTS2的導(dǎo)通和關(guān)斷時(shí)間。
[0029]如圖4，仿真參數(shù)為:輸入交流電源Vin=220V/50HZ，電感Ll=L2=1.5mH，輸出功率Pout=IkW,第三電容C3=第四電容C4=1000yF，第一電容Cl=第二電容C2=3.5nF，輸出直流電壓Uo=400V，IGBT開關(guān)頻率fs=50HZ，IGBT選用英飛凌的FGW40N120H。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證本實(shí)用新型交流側(cè)輸入電流跟蹤輸入電壓，可實(shí)現(xiàn)單位功率因數(shù)運(yùn)行，電流諧波小。
[0030]如圖5，在同樣的實(shí)驗(yàn)參數(shù)下，得到第三電容C3兩端直流電壓UC3和第四電容C4兩端直流電壓UC4，可以看出這兩個(gè)電壓穩(wěn)定，紋波小，負(fù)載電壓Uo為第三電容C3兩端直流電壓UC3和第四電容C4兩端直流電壓UC4的和。
[0031]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實(shí)用新型的原理和實(shí)質(zhì)的前提下對(duì)本具體實(shí)施例做出各種修改或補(bǔ)充或者采用類似的方式替代，但是這些改動(dòng)均落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此本實(shí)用新型技術(shù)范圍不局限于上述實(shí)施例。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，其特征在于包括兩個(gè)電感(L1-L2)、兩個(gè)不帶反并聯(lián)二極管的IGBT(S1-S2)、兩個(gè)二極管(D1-D2)和四個(gè)電容(C1-C4);第一電感(LI)的一端分別與輸入交流電壓源(Vin)的一端、第一電容(Cl)的一端連接，第一電感(LI)的另一端分別與第一IGBT(Sl)的集電極、第二IGBT(S2)的發(fā)射極、第一二極管(Dl)的陽極、第二二極管(D2)的陰極連接;第二電感(L2)的一端分別與輸入交流電壓源(Vin)的另一端、第二電容(C2)的一端連接，第二電感(L2)的另一端分別與第一 IGBT(Sl)的發(fā)射極、第二 IGBT(S2)的集電極、第三電容(C3)的負(fù)極、第四電容(C4)的正極連接;第三電容(C3)的正極分別與第一二極管(Dl)的陰極、負(fù)載(R)的一端連接，第四電容(C4)的負(fù)極分別與第二二極管(D2)的陽極、第一電容(Cl)的另一端、第二電容(C2)的另一端、負(fù)載(R)的另一端連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種共模抑制雙Boost倍壓PFC變換器，其特征在于第三電容(C3)和第四電容(C4)均為有極性電容且足夠大以各自穩(wěn)定兩端的直流電壓，輸出直流電壓(UO)等于第三電容(C3)兩端的直流電壓和第四電容(C4)兩端的直流電壓的和。
【文檔編號(hào)】H02M1/42GK205622492SQ201521080040
【公開日】2016年10月5日
【申請(qǐng)日】2015年12月21日
【發(fā)明人】杜貴平, 柳志飛, 杜發(fā)達(dá)
【申請(qǐng)人】華南理工大學(xué)