一种单级谐振式AC-DC功率因数校正变换装置及其校正方法与流程

文档序号:19603849发布日期:2020-01-03 13:19阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置,其特征在于,包括整流桥、输入电感、主开关管、主开关管寄生电容、辅开关管、辅开关管寄生电容、谐振电容、谐振电感、钳位电容;

所述整流桥的输入端连接并网侧交流电源的输出端,所述整流桥的其中一个输出端依次连接所述输入电感、主开关管的漏极、钳位电容的一端、谐振电容、谐振电感的一端、d1二极管以及输出电容的一端;所述整流桥的另一个输出端依次连接所述主开关管的源极、辅开关管的漏极、d2二极管的阳极以及输出电容的另一端;所述谐振电感的另一端连接d2二极管的阴极,所述钳位电容的另一端连接所述辅开关管的源极;所述主开关管寄生电容的两端分别与主开关管的漏极和源极连接;所述辅开关管寄生电容的两端分别与辅开关管的漏极和源极连接;所述输出电容的两端连接负载。

2.根据权利要求1所述的单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置,其特征在于,所述整流桥为包括4个二极管的不可控二极管整流桥。

3.根据权利要求1所述的单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置,其特征在于,所述主开关管和辅开关管为带有反并联体二极管的功率开关管。

4.根据权利要求1所述的单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置,其特征在于,所述装置还包括高频变压器,所述谐振电容的一端以及所述辅开关管的漏极与所述高频变压器的原边连接,所述高频变压器的副边通过副边电容与所述谐振电感的一端以及所述d2二极管的阳极连接。

5.一种基于权利要求1~4任一项所述的单级谐振式ac-dc功率因数校正变换装置的校正方法,其特征在于,通过在工作周期t0-t7内控制主开关管和辅开关管的通断实现,在所述工作周期t0-t7内具体包括以下工作模态:

a.时刻t0-t1的第一模态:

主开关管的反并联体二极管开始导通并钳制其开关电流,门极信号使主开关管零电压开通;

b.时刻t1-t2的第二模态:

谐振电感和谐振电容发生lc谐振,谐振电感的电流下降到0时,d2二极管实现零电流关断;

c.时刻t2-t3的第三模态:

d2二极管停止导通,且由谐振电感和谐振电容组成的谐振回路无电流时,输入电感的电流开始线性上升,输入电感开始充电,直至主开关管关断;

d.时刻t3-t4的第四模态:

辅开关管的反并联体二极管开始导通并钳制其开关电流;

时刻t4-t5的第五模态:

辅开关管的反并联体二极管开始导通并钳制其开关电流后,施加门极信号使得辅开关管零电压开通;

e.时刻t5-t6的第六模态:

当谐振电感电流等于谐振电容电流时,流经辅开关管的电流方向改变为由漏极流向源极,直至辅开关管被关断;

f.时刻t6-t7的第七模态:

输入电感为辅开关管寄生电容充电,主开关管寄生电容放电,直至辅开关管寄生电容完全充电且主开关管寄生电容完全放电时,下一开关周期开始。

6.根据权利要求5所述的校正方法,其特征在于,在所述第一模态中,输入电感电流il(t)为:

其中il(t)为t时刻的输入电感电流,l为输入电感,il(t0)为t0时刻的输入电感电流,vin为所述装置的输入电压。

7.根据权利要求5所述的校正方法,其特征在于,在所述第二模态中,谐振电容电压vcr(t)为:

vcr(t)=vcr(t1)cosω(t-t1)+[il(t1)-is1(t1)]z

其中,vcr(t1)为t1时刻的谐振电容电压,vcr(t)为t时刻的谐振电容电压,is1(t1)为t1时刻主开关管的电流,il(t1)为t1时刻的谐振电感电流,lr、cr分别为谐振电感和谐振电容;

谐振电感电流ilr(t)为:

8.根据权利要求5所述的校正方法,其特征在于,在所述第四模态中,输入电感电流iln(t)为:

iln(t)为t时刻的输入电感电流,vin为所述装置的输入电压,vcc为输入的直流电压,l为输入电感,il(t3)为t3时刻的输入电感电流。

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