申请/专利权人：张丽娜

申请日：2022-09-25

公开（公告）日：2024-04-02

公开（公告）号：CN117811389A

主分类号：H02M7/219

分类号：H02M7/219;H02M1/14;H02M1/42;H02M1/088;H02M1/38

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.04.02#公开

摘要：本发明提出一种无桥隔离型AC‑DC单级PFC变换器及其控制方法，属于电力电子新能源领域。有单变压器和双变压器两种技术方案，前者包含输入滤波电路、电容网络、变换桥、变压器、整流器和滤波器，后者在前者基础上增加变压器和整流器各一个，且有多种输出方式。对应单桥臂PWM和双桥臂PWM两种控制方法，后者有倍频和双极性两种调制模式。为降低成本，单变压器方案的变换桥低频桥臂采用二极管。为双向变换或同步整流，则整流器采用开关管。为减小变压器原边绕组的直流电流，提出两种衍生电路。优越性：①隔离型单级变换，成本低；②省去工频整流桥，效率高；③变换功率大，输出电压宽；④适于电压源和电流源模式；⑤控制方法灵活可靠。

主权项：1.一种无桥隔离型AC-DC单级PFC变换器，为单变压器方案，包含输入滤波电路1、电容网络2、变换桥3、变压器4、整流器5和滤波器6，它们依次连接；输入滤波电路1含有共模与差模电感和X电容、Y电容，具有两个交流输出端；交流电源Ua连接输入滤波电路1，输入滤波电路1的两个交流输出端提供稳定的交流电压；滤波器6将滤除高频纹波的直流电压作为变换器的输出而供给负载；其特征在于：变换桥3含有开关管Q1、Q2、Q3、Q4，为全桥拓扑具有两个桥臂，开关管Q1和Q2构成第一桥臂，开关管Q3和Q4构成第二桥臂；开关管Q1漏极和Q2源极相连作为节点V1，开关管Q3漏极和Q4源极相连作为节点V2；开关管Q2和Q4漏极相连作为变换桥3的正端Vd，开关管Q1和Q3源极相连作为变换桥3的地端GND；电容网络2包括电容Cd、Cs、C1、C2，它们都采用容量较小的薄膜电容而非大容量的电解电容；电容Cd的两端分别连接变换桥3的正端Vd和地端GND，电容Cs的两端分别连接输入滤波电路1的两个交流输出端；电容C1和C2的一端连接输入滤波电路1的一个交流输出端而作为节点Vs，电容C1另一端连接变换桥3的地端GND，电容C2另一端连接变换桥3的正端Vd，变换桥3的节点V2连接滤波电路1的另一个交流输出端；或者去掉电容C1和C2，或者去掉电容Cs，或者去掉电容Cd；变压器4具有原边绕组Np和至少一个副边绕组Ns；原边绕组Np具有两端，副边绕组Ns具有两端和中间抽头、或者去掉中间抽头；原边绕组Np一端连接电容网络2的节点Vs、另一端连接变换桥3的节点V1；副边绕组Ns两端分别连接整流器5的两个交流输入端；当整流器5采用全波整流拓扑时，Ns的中间抽头作为整流器5的正输出端或者负输出端；当整流器5采用全桥整流拓扑时，则去掉Ns的中间抽头；整流器5采用全桥整流拓扑或者全波整流拓扑，具有正输出端、负输出端和两个交流输入端；整流器5采用的全桥整流拓扑包括二极管D1、D2、D3、D4，二极管D1的阳极与D2的阴极相连作为整流器5的一个交流输入端，二极管D3的阳极与D4的阴极相连作为整流器5的另一个交流输入端，二极管D1、D3的阴极相连作为整流器5的正输出端，二极管D2、D4的阳极相连作为整流器5的负输出端；整流器5采用的全波整流拓扑包括二极管D1、D2，其连接方式有两种；第一种连接方式称作共阴极连接，即是二极管D1、D2的阴极连接在一起作为整流器5的正输出端，二极管D1的阳极和D2的阳极作为整流器5的两个交流输入端，变压器4副边绕组Ns的中间抽头作为整流器5的负输出端；第二种连接方式称作共阳极连接，即是二极管D1、D2的阳极连接在一起作为整流器5的负输出端，二极管D1的阴极和D2的阴极作为整流器5的两个交流输入端，变压器4副边绕组Ns的中间抽头作为整流器5的正输出端；滤波器6包括滤波电感Lo1、Lo2和滤波电容Co，构成四端网络，具有正输入端、负输入端和正输出端、负输出端；滤波电感Lo1的两端分别作为滤波器6的正输入端和正输出端，滤波电感Lo2的两端分别作为滤波器6的负输入端和负输出端，滤波电容Co的正极和负极分别连接滤波器6的正输出端和负输出端；滤波电感Lo1和Lo2独立或者耦合，或者去掉Lo1或者去掉Lo2；当去掉Lo1时则滤波器6的正输入端和正输出端直接相连，当去掉Lo2时则滤波器6的负输入端和负输出端直接相连；或者去掉滤波电容Co，以适用于电流源模式输出；滤波器6的正输入端和负输入端分别连接整流器5的正输出端和负输出端，滤波器6的正输出端和负输出端分别作为该变换器的输出正端+Vo和输出负端-Vo。

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