一種高效率雙Boost無橋PFC變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及AC/DC變換領(lǐng)域，尤其涉及一種高效率雙Boost無橋PFC變換器。
【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。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。在目前廣泛研究的無橋PFC電路中通常有2個電感，這類拓?fù)潆娐方Y(jié)構(gòu)復(fù)雜、體系龐大，而且由于這2個電感參數(shù)的差異可能會造成交流側(cè)電流正負(fù)半周有偏差。
[0004]為了解決上述的問題，本實用新型提出了一種高效率雙Boost無橋PFC變換器?！緦嵱眯滦蛢?nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有PFC電路功率損耗大、效率偏低及現(xiàn)有無橋PFC電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜等問題，本實用新型的目的在于一種無橋的結(jié)構(gòu)簡單的高效率雙Boost無橋PFC變換器，能降低電路損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
[0006]為了達(dá)到以上所述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案：
[0007]—種高效率雙Boost無橋PFC變換器，由一個電感、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、四個二極管、一個電容組成，所述電感的一端與輸入交流電壓源的一端連接，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、第三二極管的陰極連接，輸入交流電壓源的另一端分別與第一 IGBT的發(fā)射極、第二 IGBT的集電極、第二二極管的陽極、第四二極管的陰極連接，第一二極管的陰極、第二二極管的陰極分別與負(fù)載的一端和電容的正極連接，第三二極管的陽極、第四二極管的陽極分別與負(fù)載的另一端和電容的負(fù)極連接。
[0008]當(dāng)輸入交流電壓源在正半周時，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，交流電壓源、電感、第一 IGBT、第一二極管和第四二極管、電容共同組成一個Boost電路。
[0009]當(dāng)輸入交流電壓源在負(fù)半周時，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，交流電壓源、電感、第二 IGBT、第二二極管和第三二極管、電容共同組成另一個Boost電路。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果有：
[0011]1、傳輸效率高。本實用新型采用兩個反并聯(lián)的IGBT分別工作在輸入交流電源的正負(fù)半周，每個半周可以視為一個Boost電路。與傳統(tǒng)的的PFC電路相比實現(xiàn)無橋，直流側(cè)省去一個續(xù)流二極管，采用無反并聯(lián)二極管的IGBT，減少了損耗，整機(jī)效率得到提高。
[0012]2、電路結(jié)構(gòu)簡單、運行穩(wěn)定。本實用新型與當(dāng)前廣泛研究的2個電感的無橋PFC電路相比，省去了一個電感，電路結(jié)構(gòu)簡單，控制簡單，而且避免了 2個電感參數(shù)根據(jù)系統(tǒng)運行而變化造成波動，電路運行更加穩(wěn)定。
[0013]3、器件的使用率得到提高。當(dāng)前無橋PFC電路中通常有2個電感，這兩個電感各自工作在電網(wǎng)電壓的正半周和負(fù)半周，可以看出這2個電感并沒有得到充分的利用，造成資源的浪費。本實用新型采用一個電感，可以工作在電網(wǎng)電壓的整個工頻周期，資源得到最大利用，有利于減小裝置的體積。
【附圖說明】
[0014]圖I是本實用新型的一種雙Boost無橋PFC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0015]圖2a、圖2b分別是圖I所不電路在輸入電壓正半周時第一 IGBT管開通和關(guān)斷時的工作示意圖；
[0016]圖3a、圖3b分別是圖I所示電路在輸入電壓負(fù)半周時第二 IGBT管開通和關(guān)斷時的工作示意圖；
[0017]圖4是實例中得到交流側(cè)輸入交流電壓與電流的波形圖；
[0018]圖5是實例得到直流側(cè)輸出直流電壓的波形圖。
【具體實施方式】
[0019]下面結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述說明，但本實用新型的實施方式不限于此。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)實現(xiàn)的。
[0020]如圖I所示，一種高效率雙Boost無橋PFC變換器由一個電感L、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT (S1-S2)、四個二極管（D1-D4)、一個電容C組成，所述電感L的一端與輸入交流電壓源Vin的一端連接，電感L的另一端分別與第一 IGBTSl的集電極、第二 IGBTS2的發(fā)射極、第一二極管Dl的陽極、第三二極管D3的陰極連接，輸入交流電壓源Vin的另一端分別與第一 IGBTSl的發(fā)射極、第二 IGBTS2的集電極、第二二極管D2的陽極、第四二極管D4的陰極連接，第一二極管Dl的陰極、第二二極管D2的陰極分別與負(fù)載R的一端和電容C的正極連接，第三二極管D3的陽極、第四二極管D4的陽極分別與負(fù)載R的另一端和電容C的負(fù)極連接。
[0021]如圖2a~2b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin工作在正半周時，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，交流電壓源Vin、電感L、第一 IGBTS1、第一二極管Dl和第四二極管D4、電容C共同組成一個Boost電路。當(dāng)控制第一 IGBT管SI導(dǎo)通時，輸入交流電壓源Vin對電感L正向進(jìn)行充電儲能，電容C對負(fù)載R放電。當(dāng)控制第一 IGBT管SI關(guān)斷時，輸入交流電壓源Vin、電感L、第一二極管Dl和第四二極管D4、電容C和負(fù)載R形成一個回路，此時電容C進(jìn)行充電。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)斷時間。
[0022]如圖3a~3b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin工作在負(fù)半周時，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，交流電壓源Vin、電感L、第二 IGBTS2、第二二極管D2和第三二極管D3、電容C共同組成另一個Boost電路。當(dāng)控制IGBT管S2導(dǎo)通時，輸入交流電壓源Vin對電感L反向進(jìn)行充電儲能，電容C對負(fù)載R放電。當(dāng)控制第二 IGBT管S2關(guān)斷時，輸入交流電壓源Vin、電感L、第二二極管D2和第三二極管D3、電容C和負(fù)載R形成一個回路，此時電容C進(jìn)行充電。根據(jù)輸出直流電壓UO的要求調(diào)整第二 IGBT管S2的導(dǎo)通和關(guān)斷時間。
[0023]如圖4，實驗參數(shù)為：輸入交流電源Vin=220V/50HZ，電感L=3mH，輸出功率Pout=Ikff,電容Co=IOOO μ F，輸出電壓Uo=400V，IGBT開關(guān)頻率fs=50HZ，IGBT選用英飛凌的FGW40N120H。實驗驗證本實用新型交流側(cè)輸入電流跟蹤輸入電壓，可實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行，電流諧波小。
[0024]如圖5，在同樣的實驗參數(shù)下，得到直流側(cè)輸出電壓穩(wěn)定，紋波小。
[0025]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補(bǔ)充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本實用新型的保護(hù)范圍。因此本實用新型技術(shù)范圍不局限于上述實施例。
【主權(quán)項】
1.一種高效率雙Boost無橋PFC變換器，其特征在于，由一個電感（L)、兩個IGBT(S1-S2)、四個二極管（D1-D4)、一個電容（C)組成，所述電感（L)的一端與輸入交流電壓源(Vin)的一端連接，電感（L)的另一端分別與第一 IGBT (SI)的集電極、第二 IGBT (S2)的發(fā)射極、第一二極管（Dl)的陽極、第三二極管（D3)的陰極連接，輸入交流電壓源（Vin)的另一端分別與第一 IGBT (SI)的發(fā)射極、第二 IGBT (S2)的集電極、第二二極管（D2)的陽極、第四二極管（D4)的陰極連接，第一二極管（Dl)的陰極、第二二極管（D2)的陰極分別與負(fù)載(R)的一端和電容（C)的正極連接，第三二極管（D3)的陽極、第四二極管（D4)的陽極分別與負(fù)載（R)的另一端和電容（C)的負(fù)極連接。2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種高效率雙Boost無橋PFC變換器，其特征在于所述兩個IGBT (S1-S2)均為不帶反并聯(lián)二極管的IGBT。
【專利摘要】本實用新型公開了一種高效率雙Boost無橋PFC變換器，由一個電感、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、四個二極管、一個電容組成：所述電感的一端與輸入交流電壓源的一端連接，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、第三二極管的陰極連接，輸入交流電壓源的另一端分別與第一IGBT的發(fā)射極、第二IGBT的集電極、第二二極管的陽極、第四二極管的陰極連接，第一二極管的陰極、第二二極管的陰極分別與負(fù)載的一端和電容的正極連接，第三二極管的陽極、第四二極管的陽極分別與負(fù)載的另一端和電容的負(fù)極連接。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，效率高，可以實現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)運行。
【IPC分類】H02M7/217, H02M1/42
【公開號】CN205160396
【申請?zhí)枴緾N201520909855
【發(fā)明人】杜貴平, 柳志飛, 朱天生
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月1日