一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公布了一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器，包括两个电感、两个不带反并联二极管的IGBT、两个二极管、四个电容；第一电感一端与输入电压一端、第一电容一端连接，第一电感另一端与第一IGBT的集电极、第二IGBT的发射极、第一二极管阳极、第二二极管阴极连接；第二电感一端与输入电压另一端、第二电容一端连接，第二电感另一端与第一IGBT的发射极、第二IGBT的集电极、第三电容负极、第四电容正极连接；第三电容正极与第一二极管阴极、负载一端连接，第四电容负极与第二二极管阳极、第一电容另一端、第二电容另一端、负载另一端连接。本实用新型电路简单，损耗低、效率高，电压增益高，共模干扰抑制效果好。
【专利说明】
一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及AC/DC变换领域，尤其涉及一种共模抑制双Boost倍压功率因数校正电路。
【背景技术】
[0002]目前大量的使用桥式不控整流不仅给电网造成了严重的谐波污染，而且交流侧功率因数的偏低也造成了电能的浪费。功率因数校正技术能够实现交流侧电流跟踪交流侧电压，可以提高交流侧的功率因数。
[0003]传统的Boost型PFC电路由于整流桥的存在造成整机的效率偏低。为了提高转换效率，PFC已经从传统的有桥PFC发展到无桥PFC。但目前广泛研究的无桥PFC电路通常共模干扰比较大，而且效率也不是非常高。现有的PFC电路要想获得较高的输出电压就要增加输入电压才能满足需要。
[0004]为了解决上述的问题，本实用新型提出了一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器。【实用新型内容】
[0005]针对现有PFC电路功率损耗大、效率偏低、电压增益不高及现有无桥PFC电路共模干扰大等问题，本实用新型的目的在于一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器，能降低电路损耗、提高电压增益、抑制共模干扰。
[0006]为了达到以上所述目的，本实用新型采用如下技术方案。
[0007]一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器，由两个电感、两个不带反并联二极管的IGBT、两个二极管、四个电容组成:第一电感的一端分别与输入交流电压源的一端、第一电容的一端连接，第一电感的另一端分别与第一 IGBT的集电极、第二 IGBT的发射极、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接;第二电感的一端分别与输入交流电压源的另一端、第二电容的一端连接，第二电感的另一端分别与第一 IGBT的发射极、第二 IGBT的集电极、第三电容的负极、第四电容的正极连接;第三电容的正极分别与第一二极管的阴极、负载的一端连接，第四电容的负极分别与第二二极管的阳极、第一电容的另一端、第二电容的另一端、负载的另一端连接。
[0008]本实用新型采用不带反并联二极管的IGBT，可以进一步减少损耗。第一电容和第二电容均为无极性电容，用于消除电路的共模干扰，并不影响电路的结构。输入交流电压源的两侧与功率地之间分别增加第一电容和第二电容，第一电容和第二电容在功率地与输入交流电压源之间增加了一路高频电路通道，消弱了共模干扰。第三电容和第四电容均为有极性电容且足够大，能够各自稳定两端的直流电压，输出直流电压等于第三电容两端的直流电压和第四电容两端的直流电压的和。
[0009]当输入交流电压源在正半周时，第一IGBT的集电极和发射极之间承受正向电压，通过给定栅极信号可以控制它的导通和关断，而第二 IGBT的集电极和发射极之间承受反向电压而关断；当工作在交流正半周期时，交流电压源、第一电感、第二电感、第一IGBT、第一二极管、第三电容、第四电容共同组成一个Boost电路。
[0010]当输入交流电压源在负半周时，第二IGBT的集电极和发射极之间承受正向电压，通过给定栅极信号可以控制它的导通和关断，而第一 IGBT的集电极和发射极之间承受反向电压而关断；当工作在交流负半周期时，交流电压源、第一电感、第二电感、第二IGBT、第二二极管、第三电容、第四电容共同组成另一个Boost电路。
[0011 ]与现有技术相比，本实用新型的有益效果有:
[0012]1、电路结构简单
[0013]本实用新型采用两个不带反并联二极管的IGBT分别工作在输入交流电压源的正负半周，每个半周可以视为一个Boost电路。
[0014]2、损耗低、效率高
[0015]本实用新型采用不带反并联二极管的IGBT，在电感充电回路中只有一个开关器件导通，省去了整流桥等，都降低或减少了损耗，提升了整机传输效率。
[0016]3、电压增益高
[0017]本实用新型输出电压增益相比传统单相BoostPFC电路增加一倍。
[0018]4、共模干扰抑制效果好
[0019]本实用新型与传统的无桥BoostPFC电路相比，在输入交流电压源的两侧与功率地之间分别增加一个电容，使功率地与输入电源之间增加了一路高频电路通道，消弱了共模干扰。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器结构图；
[0021]图2a、图2b分别是图1所示电路在输入交流电压正半周时第一IGBT管开通和关断时的工作示意图；
[0022]图3a、图3b分别是图1所示电路在输入交流电压负半周时第二IGBT管开通和关断时的工作示意图；
[0023]图4是仿真得到交流侧输入交流电压与电流的波形图；
[0024]图5a~5c是仿真得到直流侧输出直流电压的波形图。
【具体实施方式】
[0025]以下结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述说明，但本实用新型的实施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特别详细说明之过程或参数，均是本领域技术人员可参照现有技术实现的。
[0026]如图1所示，一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器由两个电感、两个不带反并联二极管的IGBT、两个二极管、四个电容组成:第一电感的一端分别与输入交流电压源的一端、第一电容的一端连接，第一电感的另一端分别与第一 IGBT的集电极、第二 IGBT的发射极、第一二极管的阳极、第二二极管的阴极连接;第二电感的一端分别与输入交流电压源的另一端、第二电容的一端连接，第二电感的另一端分别与第一 IGBT的发射极、第二 IGBT的集电极、第三电容的负极、第四电容的正极连接;第三电容的正极分别与第一二极管的阴极、负载的一端连接，第四电容C4的负极分别与第二二极管的阳极、第一电容的另一端、第二电容的另一端、负载的另一端连接。
[0027]如图2a~2b，当输入交流电压源Vin工作在正半周时，第一IGBTSl的集电极和发射极之间承受正向电压，通过给定栅极信号可以控制它的导通和关断，而第二 IGBTS2的集电极和发射极之间承受反向电压而关断；当工作在交流正半周期时，交流电压源Vin、第一电感L1、第二电感L2、第一 IGBTSl、第一二极管Dl、第三电容C3、第四电容C4共同组成一个Boost电路。当控制第一IGBT管SI导通时，输入交流电压源Vin对第一电感LI和第二电感L2正向进行充电储能，第三电容C3和第四电容C4 一起对负载R放电。当控制第一 IGBT管SI关断时，输入交流电压源Vin、第一电感L1、第二电感L2、第一二极管Dl、第三电容C3、第四电容C4和负载R形成一个回路，此时第三电容C3进行充电、第四电容C4进行放电。根据输出直流电压UO的要求调整第一 IGBT管SI的导通和关断时间。
[0028]如图3a~3b，当输入交流电压源Vin工作在负半周时，第二IGBTS2的集电极和发射极之间承受正向电压，通过给定栅极信号可以控制它的导通和关断，而第一 IGBTSl的集电极和发射极之间承受反向电压而关断；当工作在交流负半周期时，交流电压源Vin、第一电感L1、第二电感L2、第二 IGBTS2、第二二极管D2、第三电容C3、第四电容C4共同组成另一个Boost电路。当控制第二IGBTS2导通时，输入交流电压源Vin对第一电感LI和第二电感L2反向进行充电储能，第三电容C3和第四电容C4一起对负载R放电。当控制第二IGBT管S2关断时，输入交流电压源Vin、第一电感L1、第二电感L2、第二二极管D2、第三电容C3、第四电容C4和负载R形成一个回路，此时第三电容C3进行放电、第四电容C4进行充电。根据输出直流电压UO的要求调整第二 IGBTS2的导通和关断时间。
[0029]如图4，仿真参数为:输入交流电源Vin=220V/50HZ，电感Ll=L2=1.5mH，输出功率Pout=IkW,第三电容C3=第四电容C4=1000yF，第一电容Cl=第二电容C2=3.5nF，输出直流电压Uo=400V，IGBT开关频率fs=50HZ，IGBT选用英飞凌的FGW40N120H。实验验证本实用新型交流侧输入电流跟踪输入电压，可实现单位功率因数运行，电流谐波小。
[0030]如图5，在同样的实验参数下，得到第三电容C3两端直流电压UC3和第四电容C4两端直流电压UC4，可以看出这两个电压稳定，纹波小，负载电压Uo为第三电容C3两端直流电压UC3和第四电容C4两端直流电压UC4的和。
[0031]本领域技术人员可以在不违背本实用新型的原理和实质的前提下对本具体实施例做出各种修改或补充或者采用类似的方式替代，但是这些改动均落入本实用新型的保护范围。因此本实用新型技术范围不局限于上述实施例。
【主权项】
1.一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器，其特征在于包括两个电感(L1-L2)、两个不带反并联二极管的IGBT(S1-S2)、两个二极管(D1-D2)和四个电容(C1-C4);第一电感(LI)的一端分别与输入交流电压源(Vin)的一端、第一电容(Cl)的一端连接，第一电感(LI)的另一端分别与第一IGBT(Sl)的集电极、第二IGBT(S2)的发射极、第一二极管(Dl)的阳极、第二二极管(D2)的阴极连接;第二电感(L2)的一端分别与输入交流电压源(Vin)的另一端、第二电容(C2)的一端连接，第二电感(L2)的另一端分别与第一 IGBT(Sl)的发射极、第二 IGBT(S2)的集电极、第三电容(C3)的负极、第四电容(C4)的正极连接;第三电容(C3)的正极分别与第一二极管(Dl)的阴极、负载(R)的一端连接，第四电容(C4)的负极分别与第二二极管(D2)的阳极、第一电容(Cl)的另一端、第二电容(C2)的另一端、负载(R)的另一端连接。2.根据权利要求1所述的一种共模抑制双Boost倍压PFC变换器，其特征在于第三电容(C3)和第四电容(C4)均为有极性电容且足够大以各自稳定两端的直流电压，输出直流电压(UO)等于第三电容(C3)两端的直流电压和第四电容(C4)两端的直流电压的和。
【文档编号】H02M1/42GK205622492SQ201521080040
【公开日】2016年10月5日
【申请日】2015年12月21日
【发明人】杜贵平, 柳志飞, 杜发达
【申请人】华南理工大学