本发明涉及AC/DC变换技术领域，具体涉及一种空间用低共模干扰的无桥PFC变换器及方法。
背景技术：
随着航天器功率需求不断提高，为降低电源系统质量、减小母线电流及线缆功率损耗，基于交流母线架构的分布式电源系统逐渐引起人们关注。
交流母线架构的分布式电源系统中不可避免的存在较大谐波干扰，大量的谐波不仅会对电源系统的设计带来很大难度，还会影响降低电源系统的转换效率和电源品质，此外，空间用电源系统对可靠性游着极为苛刻的要求，需要保证航天器在设计寿命周期内，在轨完成各项任务，并提高可靠的技术支持。
PFC变换器的主电路通常由DC-DC变换器构成，由于传统DC-DC变换器仅具有单极性电压增益，即变换器的输出电压只能与输入电压同极性或者反极性，因此不能直接应用于PFC变换器的主电路，而需在PFC变换器前端增加二极管整流桥，这导致了PFC变换器导通路径损耗增加，降低了PFC变换器的效率。如图1所示，传统的无桥PFC变换器的关键问题在于交流侧与直流侧无法共地，与此同时，由于电路交流侧浮于直流侧地，寄生电容充放电过程导致了该无桥结构存在很大的共模干扰。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种空间用低共模干扰的无桥PFC变换器及方法，其省去了二极管整流器，通过两个功率MOSFET开关管与两个快恢复二极管组成全桥，能够降低电路损耗，提高PFC变换器转换效率，具有较低的共模干扰。
为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种空间用低共模干扰的无桥PFC变换器，其特征是，包含：
共模电感，包含第一绕组L1和第二绕组L2，其中第一绕组L1一端连接输入交流电源Vac的一端，第二绕组L2一端连接输入交流电源Vac的另一端；
第一续流二极管D1，其阳极连接第一绕组L1的另一端；
第二续流二极管D2，其阴极连接第一续流二极管D1的阴极，其阳极连接第二绕组L2的另一端；
第一开关管S1，其集电极与第一续流二极管D1的阳极连接；
第二开关管S2，其集电极与第二续流二极管D2的阳极连接；
第一电容C1，为无极性电容，用于消除电路的共模干扰，其一端连接交流电源Vac的一端；
第二电容C2，为无极性电容，用于消除电路的共模干扰，其一端连接交流电源Vac的另一端，其另一端分别连接第一开关管S1的发射极、第二开关管S2的发射极，并与第一开关电容C1的另一端共地；
储能电容C3，其一端分别与第一续流二极管D1和第二续流二极管D2的阴极连接，其为一有极性电容，用于稳定两端的直流电压；
第一体二极管D3，其阴极连接第一开关管S1的集电极，其阳极连接第一开关管S1的发射极；
第二体二极管D4，其阴极连接第二开关管S2的集电极，其阳极连接第二开关管S2的发射极；
负载R，与储能电容C3的两端连接。
上述的空间用低共模干扰的无桥PFC变换器，其中：
当输入交流电源Vac工作在正半周时，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D4反向偏置，电流流经共模电感的第一绕组L1、第一开关管S1、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；当第一开关管S1关断，第二开关管S2关断，电流流经共模电感第一绕组L1、第一续流二极管D1、储能电感C3、负载R、第二体二极管D4、共模电感的第二绕组L2；
当输入交流电源Vac工作在负半周时，第二开关管S2导通，第一开关管S1关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D3反向偏置，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二开关管S2、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；当第一开关管S1关断，第二开关管S1关断，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二续流二极管D2、储能电感C3、负载R、第一体二极管D3、共模电感的第一绕组L1。
一种降低共模干扰的无桥PFC变换器的实现方法，以解决传统有桥PFC变换器存在的共模干扰问题，传统有桥PFC变换器包含：第一绕组L1，一端连接输入交流电源Vac的一端；第一续流二极管D1，其阳极连接第一绕组L1的另一端；第二续流二极管D2，其阴极连接第一续流二极管D1的阴极，其阳极连接交流电源Vac的另一端；第一开关管S1，其集电极与第一续流二极管D1的阳极连接；第二开关管S2，其集电极与第二续流二极管D2的阳极连接；储能电容C3，其一端分别与第一续流二极管D1和第二续流二极管D2的阴极连接；第一体二极管D3，其阴极连接第一开关管S1的集电极，其阳极连接第一开关管S1的发射极并同时接地；第二体二极管D4，其阴极连接第二开关管S2的集电极，其阳极连接第二开关管S2的发射极；负载R，与储能电容C3的两端连接；其特征在于，将传统有桥PFC变换器的电路改为无桥式，具体的：
在第二续流二极管D2的阳极与交流电源Vac的另一端之间串联一第二绕组L2，使得第一绕组L1与第二绕组L2构成一共模电感；
设置一第一电容C1以及第二电容C2，均为无极性电容，用于消除电路的共模干扰；第一电容C1的一端连接交流电源Vac的一端；第二电容C2的一端连接交流电源Vac的另一端，其另一端分别连接第一开关管S1的发射极、第二开关管S2的发射极，并与第一开关电容C1的另一端共地；
储能电容C3采用有极性电容，用于稳定两端的直流电压。
上述的降低共模干扰的无桥PFC变换器的实现方法，其中：
当输入交流电源Vac工作在正半周时，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D4反向偏置，电流流经共模电感的第一绕组L1、第一开关管S1、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；当第一开关管S1关断，第二开关管S2关断，电流流经共模电感第一绕组L1、第一续流二极管D1、储能电感C3、负载R、第二体二极管D4、共模电感的第二绕组L2；
当输入交流电源Vac工作在负半周时，第二开关管S2导通，第一开关管S1关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D3反向偏置，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二开关管S2、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；当第一开关管S1关断，第二开关管S1关断，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二续流二极管D2、储能电感C3、负载R、第一体二极管D3、共模电感的第一绕组L1。
本发明与现有技术相比具有以下优点：能够降低电路损耗，提高PFC变换器转换效率，具有较低的共模干扰。
附图说明
图1为现有技术的有桥PFC变换器的电路图；
图2为本发明的无桥PFC变换器的电路图；
图3为本发明工作在正半周，开关管S1导通、开关管S2关断时的工作示意图；
图4为本发明工作在正半周，开关管S1、开关管S2都关断时的工作示意图；
图5为本发明工作在负半周，开关管S1关断、开关管S2导通时的工作示意图；
图6为本发明工作在负半周，开关管S1、开关管S2都关断时的工作示意图。
具体实施方式
以下结合附图，通过详细说明一个较佳的具体实施例，对本发明做进一步阐述。
如图2所示，本发明公开了一种空间用低共模干扰的无桥PFC变换器，其包含：共模电感，包含第一绕组L1和第二绕组L2，其中第一绕组L1一端连接输入交流电源Vac的一端，第二绕组L2一端连接输入交流电源Vac的另一端；第一续流二极管D1，其阳极连接第一绕组L1的另一端；第二续流二极管D2，其阴极连接第一续流二极管D1的阴极，其阳极连接第二绕组L2的另一端；第一开关管S1，其集电极与第一续流二极管D1的阳极连接；第二开关管S2，其集电极与第二续流二极管D2的阳极连接；第一电容C1，为无极性电容，用于消除电路的共模干扰，其一端连接交流电源Vac的一端；第二电容C2，为无极性电容，用于消除电路的共模干扰，其一端连接交流电源Vac的另一端，其另一端分别连接第一开关管S1的发射极、第二开关管S2的发射极，并与第一开关电容C1的另一端共地；储能电容C3，其一端分别与第一续流二极管D1和第二续流二极管D2的阴极连接，其为一有极性电容，用于稳定两端的直流电压；第一体二极管D3，其阴极连接第一开关管S1的集电极，其阳极连接第一开关管S1的发射极；第二体二极管D4，其阴极连接第二开关管S2的集电极，其阳极连接第二开关管S2的发射极；负载R，与储能电容C3的两端连接。
上述拓扑变换的机理是：
如图3所示，当输入交流电源Vac工作在正半周时，第一开关管S1导通，第二开关管S2关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D4反向偏置，电流流经共模电感的第一绕组L1、第一开关管S1、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；如图4所示，当第一开关管S1关断，第二开关管S2关断，电流流经共模电感第一绕组L1、第一续流二极管D1、储能电感C3、负载R、第二体二极管D4、共模电感的第二绕组L2。
如图5所示，当输入交流电源Vac工作在负半周时，第二开关管S2导通，第一开关管S1关断，第一续流二极管D1和第二续流二极管D2反向偏置，第一体二极管D3和第二体二极管D3反向偏置，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二开关管S2、第一电容C1和第二电容C2，储能电容C3放电为负载R提供所需的能量；如图6所示，当第一开关管S1关断，第二开关管S1关断，电流流经共模电感的第二绕组L2、第二续流二极管D2、储能电感C3、负载R、第一体二极管D3、共模电感的第一绕组L1。
本发明所提出的无桥PFC变换器电路的结构简单，仅使用两个续流二极管D1、D2、两个功率开关管S1、S2和一个共模电感L1、L2，电路工作在正半周和负半周两个模式下，每个半周可以视作一个Boost电路。此外，该无桥PFC变换器整体使用的功率器件较传统的拓扑较少，省去了整流桥，极大程度上降低了损耗，提升了整机转换和传输效率。上述无桥PFC变换器还具有良好的共模干扰抑制效果，与传统的无桥Boost PFC 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。
本发明还提出了一种降低共模干扰的无桥PFC变换器的实现方法，以解决传统有桥PFC变换器存在的共模干扰问题，传统有桥PFC变换器包含：第一绕组L1，一端连接输入交流电源Vac的一端；第一续流二极管D1，其阳极连接第一绕组L1的另一端；第二续流二极管D2，其阴极连接第一续流二极管D1的阴极，其阳极连接交流电源Vac的另一端；第一开关管S1，其集电极与第一续流二极管D1的阳极连接；第二开关管S2，其集电极与第二续流二极管D2的阳极连接；储能电容C3，其一端分别与第一续流二极管D1和第二续流二极管D2的阴极连接；第一体二极管D3，其阴极连接第一开关管S1的集电极，其阳极连接第一开关管S1的发射极并同时接地；第二体二极管D4，其阴极连接第二开关管S2的集电极，其阳极连接第二开关管S2的发射极；负载R，与储能电容C3的两端连接；其特征在于，将传统有桥PFC变换器的电路改为无桥式，具体的：在第二续流二极管D2的阳极与交流电源Vac的另一端之间串联一第二绕组L2，使得第一绕组L1与第二绕组L2构成一共模电感；设置一第一电容C1以及第二电容C2，均为无极性电容，用于消除电路的共模干扰；第一电容C1的一端连接交流电源Vac的一端；第二电容C2的一端连接交流电源Vac的另一端，其另一端分别连接第一开关管S1的发射极、第二开关管S2的发射极，并与第一开关电容C1的另一端共地；储能电容C3采用有极性电容，用于稳定两端的直流电压。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。