一種PFC整流裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種PFC整流裝置。包括：依次相連的單相輸入電源、整流升壓調(diào)控系統(tǒng)、輸出電壓校準(zhǔn)電路和負(fù)載；所述輸出電壓校準(zhǔn)電路包括解耦電容和與所述解耦電容串聯(lián)的濾波電容。本發(fā)明專利技術(shù)將系統(tǒng)中的二次脈動(dòng)功率由輸出電壓校準(zhǔn)電路中的解耦電容吸收，使得輸出濾波容量大大減小；本發(fā)明專利技術(shù)的PFC整流裝置可以輸出任意的電壓，拓寬了整流裝置的應(yīng)用范圍，本發(fā)明專利技術(shù)的PFC整流裝置兼具二次脈動(dòng)功率解耦能力和提供寬輸出電壓范圍的能力。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種PFC整流裝置
本專利技術(shù)涉及電路調(diào)制
，更具體地，涉及一種PFC整流裝置。
技術(shù)介紹
最簡單的功率因數(shù)校正電路由二極管整流器和DC/DC斬波電路組成，目前已廣泛的應(yīng)用于電動(dòng)汽車充電器、電子鎮(zhèn)流器、LED燈負(fù)載等場合中。但是，在進(jìn)行AC/DC功率變換時(shí)，二次脈動(dòng)功率被注入至負(fù)載側(cè)，導(dǎo)致低頻輸出電壓紋波，降低系統(tǒng)性能，還會(huì)減少電容、電池等元器件壽命。因此，處理好輸入輸出端瞬時(shí)功率的不平衡，消除二次脈動(dòng)功率對系統(tǒng)的影響具有現(xiàn)實(shí)意義。無源解耦技術(shù)通過增加無源器件的容量來緩沖二次脈動(dòng)功率，該方法具有簡單、容易實(shí)施的優(yōu)點(diǎn)，但是卻大大增加了系統(tǒng)的成本、降低了系統(tǒng)的功率密度，并且不利于裝置的模塊化設(shè)計(jì)；此外，大容量的電解電容的使用還會(huì)限制系統(tǒng)的壽命，降低系統(tǒng)可靠性。另一種可行的方法是有源解耦技術(shù)，它利用開關(guān)裝置將二次脈動(dòng)功率轉(zhuǎn)移到額外的小電容來避免二次脈動(dòng)功率的不利影響，不存在無源解耦技術(shù)功率密度低、電容容值大等缺點(diǎn)，因而得到廣泛的關(guān)注和研究。針對前級為二極管整流器的功率因數(shù)校正(PowerFactorCorrection，PFC)變換器，存在多種有源解耦方案，其中一種是使用兩個(gè)串聯(lián)的解耦電容來提供直流電壓，并且起到緩解二次脈動(dòng)功率的作用，但是其能量只能從較低的電容傳輸至較高的電容中，二次脈動(dòng)功率沒有解耦完全。另一種解耦方案中利用對稱半橋電路替代升壓PFC電路中的直流電容，可實(shí)現(xiàn)完全功率解耦，但這種拓?fù)渲荒苷鬏敵龈叩闹绷麟妷海贿m用于低電壓場合。此外，還有一種方案中將PFC電路和解耦電路合并，雖然減少了開關(guān)的使用，但是解耦電容電壓很高。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)提供一種克服上述問題或者至少部分地解決上述問題的一種PFC整流裝置，該整流裝置具有二次脈動(dòng)功率解耦能力和寬輸出電壓范圍的整流器。本專利技術(shù)提供的PFC整流裝置，包括：依次相連的單相輸入電源、整流升壓調(diào)控系統(tǒng)、輸出電壓校準(zhǔn)電路和負(fù)載；所述輸出電壓校準(zhǔn)電路包括解耦電容和與所述解耦電容串聯(lián)的濾波電容。優(yōu)選地，所述輸出電壓校準(zhǔn)電路還包括：第二IGBT功率器件、第三IGBT功率器件S3和第一電感L1；所述第二IGBT功率器件S2的集電極與所述解耦電容一端相連，所述第二IGBT功率器件S2的發(fā)射極和所述第三IGBT功率器件S3的集電極均與所述第一電感L1的一端相連，所述解耦電容另一端與所述第一電感L1的另一端相連；所述第三IGBT功率器件S3的發(fā)射極分別與所述濾波電容的另一端和所述負(fù)載的另一端相連，所述濾波電容的一端分別與所述負(fù)載的一端以及所述解耦電容和所述第一電感L1的公共結(jié)點(diǎn)相連。優(yōu)選地，所述第二IGBT功率器件S2和所述第三IGBT功率器件S3的兩端均反并聯(lián)一個(gè)二極管。優(yōu)選地，所述解耦電容和所述濾波電容均為薄膜電容。優(yōu)選地，所述整流升壓調(diào)控系統(tǒng)包括二極管整流器和升壓變換器；所述單相輸入電源與所述二極管整流器相連，所述二極管整流器與所述升壓變換器相連，所述升壓變換器與所述輸出電壓校準(zhǔn)電路相連。優(yōu)選地，所述二極管整流器包括第一二極管D1、第二二極管D2、第三二極管D3和第四二極管D4；所述第一二極管D1的正極與所述第二二極管D2的負(fù)極均和所述單相輸入電源的一個(gè)端口相連，所述第一二極管D1的負(fù)極與所述第三二極管D3的負(fù)極均和所述升壓變換器相連，所述第二二極管D2的正極與所述第四二極管D4的正極均和所述升壓變換器相連，所述第三二極管D3的正極與所述第四二極管D4的負(fù)極均和所述單相輸入電源的另一個(gè)端口相連。優(yōu)選地，所述升壓變換器包括第一IGBT功率器件S1、第二電感L、第五二極管D5和反并聯(lián)在所述第一IGBT功率器件S1兩端的二極管；所述第二電感L的一端與所述二極管整流器相連，另一端分別與所述第一IGBT功率器件S1的集電極和所述輸出電壓校準(zhǔn)電路相連，所述第一IGBT功率器件S1的發(fā)射極與所述第五二極管D5的負(fù)極相連，所述第五二極管D5的正極與所述輸出電壓校準(zhǔn)電路相連。優(yōu)選地，所述升壓變換器包括第一IGBT功率器件S1、第二電感L、第五二極管D5和反并聯(lián)在所述第一IGBT功率器件S1兩端的二極管；所述第二電感L的一端與所述第三二極管D3的負(fù)極相連，另一端分別與所述第一IGBT功率器件S1的集電極、所述解耦電容的一端和第二IGBT功率器件S2的集電極相連，所述第一IGBT功率器件S1的發(fā)射極分別與所述第四二極管D4的正極和所述第五二極管D5的負(fù)極相連，所述第五二極管D5的正極與所述輸出電壓校準(zhǔn)電路相連。優(yōu)選地，所述PFC整流裝置還包括：采樣調(diào)理電路、控制器和IGBT驅(qū)動(dòng)電路；所述采樣調(diào)理電路用于采集輸入電壓值、所述整流升壓調(diào)控系統(tǒng)中電流解耦電容的電壓值、濾波電容的電壓值和所述輸出電壓校準(zhǔn)電路的電流值，并進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換處理；所述控制器用于基于處理后的所述電壓值和電流值得到各IGBT功率器件的動(dòng)作信號(hào)，并將所述信號(hào)輸送給所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路；所述IGBT驅(qū)動(dòng)電路用于控制各個(gè)IGBT控制器件的導(dǎo)通與關(guān)斷。優(yōu)選地，所述控制器用于基于所述電壓值和電流值計(jì)算各IGBT功率器件的動(dòng)作信號(hào)具體為：基于所述電壓值和電流值計(jì)算各IGBT功率器件的占空比，基于所述占空比計(jì)算各IGBT器件的動(dòng)作信號(hào)。本專利技術(shù)提出的PFC整流裝置將系統(tǒng)中的二次脈動(dòng)功率由輸出電壓校準(zhǔn)電路中的解耦電容吸收，使得輸出濾波容量大大減小，系統(tǒng)的功率密度和可靠性提高；解耦電容電壓運(yùn)行約束少，使得電壓應(yīng)力低，減少了系統(tǒng)成本。此外，任意的輸出電壓均可實(shí)現(xiàn)，拓寬了整流裝置的應(yīng)用范圍。附圖說明圖1為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中PFC整流裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中PFC整流裝置的運(yùn)行狀態(tài)示意圖；圖3為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中控制系統(tǒng)DSP控制框圖；圖4(a)為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用PFC整流裝置時(shí)輸出電壓為120V時(shí)的輸入電壓vg、輸入電流ig、解耦電容電壓vd和輸出電壓vo各自的實(shí)驗(yàn)波形圖；圖4(b)為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用PFC整流裝置時(shí)輸出電壓為120V時(shí)的輸入電壓vg、第二電感L上電流ir、第一電感L1上電流i1各自的實(shí)驗(yàn)波形圖；圖5(a)為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用PFC整流裝置時(shí)輸出電壓為70V時(shí)的輸入電壓vg、輸入電流ig、解耦電容電壓vd和輸出電壓vo各自的實(shí)驗(yàn)波形圖；圖5(b)為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用PFC整流裝置時(shí)輸出電壓為70V時(shí)的輸入電壓vg、第二電感L上電流ir、第一電感L1上電流i1各自的實(shí)驗(yàn)波形圖；圖6為根據(jù)本專利技術(shù)一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中使用PFC整流裝置時(shí)在輸出電壓為70V和120V下的諧波含量。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本專利技術(shù)的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本專利技術(shù)，但不用來限制本專利技術(shù)的范圍。本專利技術(shù)所提供的PFC整流裝置包括依次相連的單相輸入電源1、整流升壓調(diào)控系統(tǒng)、輸出電壓校準(zhǔn)電路4和負(fù)載R5；所述輸出電壓校準(zhǔn)電路4包括解耦電容Cd和與解耦電容Cd串聯(lián)的濾波電容Co。其中，整流裝置是將交流AC轉(zhuǎn)化為直流DC的裝置，本專利技術(shù)的負(fù)載R5可以為直流負(fù)載，可以為逆變器等。其中，單相輸入電源1的輸出端連接到整流升壓調(diào)控系統(tǒng)，整流升壓調(diào)控系統(tǒng)的輸出端連接到升壓變換器3，升壓變換器3輸出端連接到輸出電壓校準(zhǔn)電路4，輸出電壓校準(zhǔn)電路4的輸出端本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種PFC整流裝置，其特征在于，包括：依次相連的單相輸入電源、整流升壓調(diào)控系統(tǒng)、輸出電壓校準(zhǔn)電路和負(fù)載；所述輸出電壓校準(zhǔn)電路包括解耦電容和與所述解耦電容串聯(lián)的濾波電容。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種PFC整流裝置，其特征在于，包括：依次相連的單相輸入電源、整流升壓調(diào)控系統(tǒng)、輸出電壓校準(zhǔn)電路和負(fù)載；所述輸出電壓校準(zhǔn)電路包括解耦電容和與所述解耦電容串聯(lián)的濾波電容。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC整流裝置，其特征在于，所述輸出電壓校準(zhǔn)電路還包括：第二IGBT功率器件、第三IGBT功率器件和第一電感；所述第二IGBT功率器件的集電極與所述解耦電容一端相連，所述第二IGBT功率器件的發(fā)射極和所述第三IGBT功率器件的集電極均與所述第一電感相連，所述第一電感的另一端與所述解耦電容的另一端相連；所述第三IGBT功率器件的發(fā)射極分別與所述濾波電容的另一端和所述負(fù)載的另一端相連，所述濾波電容的一端分別與所述負(fù)載的一端以及所述解耦電容和所述第一電感的公共結(jié)點(diǎn)相連。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的PFC整流裝置，其特征在于，所述第二IGBT功率器件和所述第三IGBT功率器件的兩端均反并聯(lián)一個(gè)二極管。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC整流裝置，其特征在于，所述解耦電容和所述濾波電容均為薄膜電容。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PFC整流裝置，其特征在于，所述整流升壓調(diào)控系統(tǒng)包括二極管整流器和升壓變換器；所述單相輸入電源與所述二極管整流器相連，所述二極管整流器與所述升壓變換器相連，所述升壓變換器與所述輸出電壓校準(zhǔn)電路相連。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的PFC整流裝置，其特征在于，所述二極管整流器包括第一二極管、第二二極管、第三二極管和第四二極管；所述第一二極管的正極與所述第二二極管的負(fù)極均和所述單相輸入電源的一個(gè)端口相連，所述第一二極管的負(fù)極與所述第三二極管的負(fù)極均和所述升壓變換器相連，所述第二二極管的正極與所述第四二極管的正極均和所述升壓變換器相連，所述第三二極管的正極與所述第四二極管的負(fù)極均和所述單相輸入電...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：粟梅，劉福臨，孫堯，韓華，劉永露，
申請(專利權(quán))人：中南大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：湖南,43