单相半桥倍压整流PFC电路

摘要

本发明公开一种电力电子技术领域的单相半桥倍压整流PFC电路，包括功率电路、检测电路和控制电路，功率电路电压电流信号通过检测电路与控制电路相连，所述的功率电路包括升压电路和整流电路，升压电路的两个输出端与整流电路的两个桥臂的中点相连，整流电路的输出端输出直流电压；检测电路检测功率电路的网压过零、电感电流和输出电压信号；控制电路的输入端与检测电路的输出端相连，其输出端与功率电路的功率开关的门极相连。本发明输出稳定的直流电压，同时产生单位输入功率因数，实现灵活的调压能力和获得线性输入阻抗，且可在较低的输入电压情况下，获得更高的输出电压，降低功率器件的功率损耗及耐压等级，通用性强，结构简单、成本低。

主权项

一种单相半桥倍压整流PFC电路，包括功率电路、检测电路和控制电路，其中：功率电路输出端与检测电路输入端相连，检测电路输出端与控制电路输入端相连，功率电路的过零、电压、电流信号通过检测电路传至控制电路，其特征在于：所述的功率电路包括：依次级联的升压电路和整流电路，所述的升压电路为BOOST型升压电路；所述的整流电路是由两个二极管、两个电容和两个电阻构成的桥式整流电路，分别称为二极管桥臂和电容桥臂，第一二极管与第二二极管顺次串联，构成二极管桥臂，该桥臂中点作为一个输入端与升压电路中升压电感和双向开关的公共端相连；第一电解电容与第二电解电容顺次串联，构成电容桥臂，该桥臂中点作为另一个输入端与升压电路中双向开关和检流电路中电流互感器初级绕组的公共端相连；第一二极管的阴极与第一电容的正极和第一电阻的一端相连后作为直流输出的正极，第二二极管的阳极与第二电容的阴极和第二电阻的一端相连后作为直流输出的负极，第一电阻的另一端与第二电阻的一端相连后与电容桥臂的中点相连；所述的BOOST型升压电路的两个输出端分别与桥式整流电路的两个桥臂的中点相连，整流电路的输出端输出直流电压；所述的检测电路为三个单独存在的输入电压的检零电路、功率电路的检流电路和输出电压的检压电路，检零电路的两个输入端分别连接交流电源的两个输出端，检流电路的电流互感器的两个输入端串联在交流零线上，检压电路的两个输入端分别连接整流桥的正极输出端和电容桥臂的中点；其中：所述的检零电路包括第三到第八电阻、第三到第六二极管、第一电容和第一运算放大器，它的输出端为CAP信号；所述的检流电路包括第九到第十四电阻、第七二极管、第二到第四滤波电容、一个电流互感器、第二运算放大器，它的输出端为控制电路的一个输入端；所述的检压电路包括第十五到第二十二电阻、第五到第八滤波电容，它的输出端为控制电路的两个输入端；检零电路输入端分别与电源端子相连，电源两端电压分别经过第三电阻、第四电阻和第六电阻、第七电阻分别与第五电阻和第八电阻进行分压，第五电阻和第八电阻公共端接地，得到较小正弦电压，第一滤波电容从第五电阻和第八电阻上取出该电压信号，施加到一组反向并联的第三二极管和第四二极管上，则可获得为幅值不超过二极管正向压降的交变电压，此电压方向随着电源过零发生改变，则第一运算放大器两个输入端的电压为二极管的导通电压，正负与第一滤波电容两端电压方向一致，当电源电压经过零点变化时，第一运算放大器输出电压方向改变，完成检零的目的；第五二极管和第六二极管构成保护电路，使得检零电路输出电压处于安全范围内；检流电路是通过电流互感器将功率电路的电流信号无影响的提取出来，此电流信号经过第九电阻、第十电阻和第十一电阻的分流电路转化成电压信号，该电压信号经过由第二运算放大器构成的比例放大器传输到输出侧，并经过第十四电阻转化为电流信号；第二滤波电容、第三滤波电容滤除高次谐波，第四滤波电容和第七二极管构成保护电路；检压电路的输入端与功率电路电容桥臂、正极输出端相连，构成两个结构完全一致的电路；第十五电阻、第十六电阻和第十七电阻构成分压电路，检测电容桥臂下桥臂的电压，输入到控制电路的第二采样输入端；第十九电阻、第二十电阻和第二十一电阻构成分压电路，检测整流电路正极输出端电压，输入到控制电路的第三采样输入端；第五滤波电容、第六滤波电容、第七滤波电容和第八滤波电容具有滤除输出电压中高频分量的作用；控制电路对检测的电压信号、电流信号进行闭环控制，通过采用PFC控制算法产生高频PWM脉冲控制信号，通过PWM端口控制功率电路中升压电路的双向开关开通与关断，最终使得整流电路输出稳定的直流电压，同时使得网侧呈现单位功率因数特征；在电源正半周，双向开关导通时，电源向升压电感充能，第一电解电容、第二电解电容向负载释放能量；双向开关关断时，电源、电感和第二电解电容释放能量，对第一电解电容充电，并向负载提供输出功率，其中第二电解电容释放能量较慢；在电源负半周，双向开关导通时，电源向升压电感充电，第一电解电容、第二电解电容向负载释放能量；双向开关关断时，电源、电感和第一电解电容释放能量，对第二电解电容充电，并向负载提供能量；第一电阻和第二电阻为能耗电阻，起到均压作用；通过控制系统合理控制双向开关的通断时间，即可实现PFC的功能。