一种交错并联功率因数校正装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电力电子装置，特别涉及一种交错并联功率因数校正装置。
【背景技术】
[0002]电力电子技术的高速发展使电力电子装置得到广泛应用，由此造成的谐波污染也越来越严重，使电网的健康受到严重威胁。功率因数校正技术可以很好地解决电力电子装置谐波污染的问题。
[0003]传统Boost PFC变换器一般只适合用于中小功率场合，而不适合用于大功率场合。将交错并联技术引入到Boost变换器中，能够有效地降低功率器件的电流应力、提升变换器的功率等级、减小输入电流纹波和开关损耗，非常适合用于大功率场合。
【发明内容】
[0004]本实用新型是针对现在功率因数校正装置应用范围小的问题，提出了一种交错并联功率因数校正装置，装置全部采用数字芯片控制，采用占空比预测控制策略，控制速度快并且稳定安全可靠。
[0005]本实用新型的技术方案为:一种交错并联功率因数校正装置，电源电路输入，接整流桥，整流输出串接电感L1、二极管Dl和电容C后回整流桥，串联的电感L2、二极管D2并联在串接电感L1、二极管Dl两端，电容和负载并联，两个功率管一端分别接二级管Dl、D2的正极，两个功率管另一端接电容与整流桥连接点，两个功率开关管的PWM驱动信号相位相差180度，控制电路采集输入电压、电感电流和输出电压信号，控制电路输出两个驱动信号分别到两个功率管控制端。
[0006]所述控制电路包括电压外环和电流内环两部分，整流桥出口的输入电压Vin、电感上的电感电流k和负载入口的输出电压Vo信号被采样电路采样后，都通过A/D转换器转换成数字信号，模数转换后的输出电压采样数字信号与参考电压Vre3f进行比较得到电压偏差信号，电压偏差信号经过电压环的数字PI调节器调节后与输入电压采样数字信号相乘作为电流参考值，将电流参考值与电感电流采样数字信号进行比较后得到电流偏差信号，经过电流环PI调节后，电感电流跟踪电流参考值，电流环的输出信号经过PffM比较器后产生功率开关管驱动信号。
[0007]所述每个功率管的控制端都为独立的控制端，该控制端接一路驱动电路。
[0008]本实用新型的有益效果在于:本实用新型交错并联功率因数校正装置，输出功率等级高，大大扩展了有缘功率因数校正在电力电子产品中的应用范围。通用性强，可实现应开关、软开关等不同的有源功率因数校正。
【附图说明】
[0009]图1为现有技术的电路结构示意图；
[0010]图2为本实用新型交错并联功率因数校正装置主电路图；[0011 ]图3为本实用新型交错并联功率因数校正装置的平均电流数字控制框图。
【具体实施方式】
[0012]如图1所示现有技术的电路结构示意图，有源功率因数校正的为单端升压式电路改进为多路并联升压式电路，电源电路输入，接整流桥，整流桥输出串接电感、二极管和电容后回整流桥，电容和负载并联，功率管并联在串联的二级管和电容两端。
[0013]如图2所示交错并联功率因数校正装置主电路图，采用的就是2端的升压式电路输出。电源电路输入，接整流桥，整流输出串接电感L1、二极管DI和电容C后回整流桥，串联的电感L2、二极管D2并联在串接电感L1、二极管Dl两端，电容和负载并联，两个功率管一端分别接二级管D1、D2的正极，两个功率管另一端接电容与整流桥连接点。它是由两个参数完全相同的Boost PFC变换器单元并联而成，电路中两个功率开关管的HVM驱动信号相位相差180度，两个Boost PFC变换器单元(包括电感LI，L2，二极管Dl，D2，M0S管SI，S2)工作在交错状态下，输入电流是两个电感电流相互叠加的总和。由于变换器的两个电感处于交错工作状态下，因此两个电感的纹波电流相位也处于交错状态下，两路电感电流在叠加的时候两者纹波对消，从而减少了由升压电感及功率开关管导致的输入电流纹波。因此与传统BoostPFC相比，双重交错并联Boost PFC变换器的输入EMI滤波器和输出滤波电容的容量可以大为减小，系统的动态响应特性更好。
[0014]电源电路为三相或者单相，每相并接数目相同的升压电路。每个功率管的控制端都为独立的控制端，该控制端接一路驱动电路。
[0015]本文采用平均电流控制策略。在平均电流控制策略中，控制环路是由电压外环和电流内环两部分构成的，电流控制环使输入电流接近正弦波，并使之跟随输入电压，电压控制环通过调节平均输入电流使输出电压保持稳定。图3所示为交错并联功率因数校正装置的平均电流数字控制框，从图中可以看出，输入电压Vin、电感电流k和输出电压Vo信号被采样电路采样后，都要通过A/D转换器将模拟采样信号转换成数字信号。经过模数转换后将输出电压采样数字信号与参考电压Vref进行比较从而得到电压偏差信号，电压偏差信号经过电压环的数字PI调节器调节后与输入电压采样数字信号相乘作为电流参考值，将电流参考值与电感电流采样数字信号进行比较后得到电流偏差信号，经过电流环PI调节后，使电感电流跟踪电流参考值，电流环的输出信号经过PWM比较器后产生功率开关管驱动信号。而数字处理器输出PWM信号的幅值为该芯片的电源电压，无法直接驱动功率开关管，需要增加一个驱动电路，才可以驱动功率开关管。由此可见，平均电流数字控制与模拟控制的区别仅仅在于所处理的信号类型不同，数字控制处理的是数字信号，而模拟控制处理的是模拟信号。除此之外，平均电流数字控制与模拟控制的控制思路是完全相同的。
【主权项】
1.一种交错并联功率因数校正装置，其特征在于，电源电路输入，接整流桥，整流输出串接电感L1、二极管Dl和电容C后回整流桥，串联的电感L2、二极管D2并联在串接电感L1、二极管Dl两端，电容C和负载并联，两个功率管一端分别接二级管D1、D2的正极，两个功率管另一端接电容C与整流桥连接点，两个功率开关管的PffM驱动信号相位相差180度，控制电路采集输入电压、电感电流和输出电压信号，控制电路输出两个驱动信号分别到两个功率管控制端。2.根据权利要求1所述交错并联功率因数校正装置，其特征在于，所述控制电路包括电压外环和电流内环两部分，整流桥出口的输入电压Vin、电感上的电感电流k和负载入口的输出电压Vo信号被采样电路采样后，都通过A/D转换器转换成数字信号，模数转换后的输出电压采样数字信号与参考电压Vref进行比较得到电压偏差信号，电压偏差信号经过电压环的数字PI调节器调节后与输入电压采样数字信号相乘作为电流参考值，将电流参考值与电感电流采样数字信号进行比较后得到电流偏差信号，经过电流环PI调节后，电感电流跟踪电流参考值，电流环的输出信号经过PWM比较器后产生功率开关管驱动信号。3.根据权利要求2所述交错并联功率因数校正装置，其特征在于，所述每个功率管的控制端都为独立的控制端，该控制端接一路驱动电路。
【专利摘要】本实用新型涉及一种交错并联功率因数校正装置，电源电路输入，接整流桥，整流输出串接电感L1、二极管D1和电容C后回整流桥，串联的电感L2、二极管D2并联在串接电感L1、二极管D1两端，电容和负载并联，两个功率管一端分别接二级管D1、D2的正极，两个功率管另一端接电容与整流桥连接点，两个功率开关管的PWM驱动信号相位相差180度，控制电路采集输入电压、电感电流和输出电压信号，控制电路输出两个控制信号分别到两个功率管控制端。装置全部采用数字芯片控制，控制速度快并且稳定安全可靠。输出功率等级高，大大扩展了有缘功率因数校正在电力电子产品中的应用范围。通用性强，可实现应开关、软开关等不同的有源功率因数校正。
【IPC分类】H02M1/14, H02M1/42
【公开号】CN205195551
【申请号】CN201520910537
【发明人】易映萍, 陆志杰, 渠博岗, 魏洁菲, 罗海
【申请人】上海理工大学
【公开日】2016年4月27日
【申请日】2015年11月16日