[实用新型]交流升压功率因数校正电路

说明书

技术领域

本实用新型是一种交流升压单相，三相功率因数校正电路，主要应用于功率因数校正，提高功率因数，以减少电源的谐波对电网的危害，属于电力电子技术领域。 

背景技术

随着世界范围内的工业化进程加快，能源和环保得到越来越广泛的重视。解决能源问题除了能源合理开发、寻找新能源外，自身挖潜、提高能源的利用效率在各行业也提到了重要的地位。环境保护也不再限于废气、废渣、噪声的治理，电磁污染已经被确定为第五大污染源。 

谐波污染和射频污染时典型的电磁污染。材料电加工是耗电量最大的行业，如各式各样的铸造、焊接、锻压、热处理和机械加工设备，都使用通过电能转化而来的热能或动能。材料加工设备的负载状况几乎全部都是非线性很强的，如高频感应加热、电弧加热、电子束加热、电解、电镀以及采用整流输入的电设备(如调压设备、变频调速和逆变电源等)。这些非线性负载使供电电网中含有大量的高次谐波，一方面使设备的功率因数大大降低，造成输电损耗和供电容量的极大浪费，另一方面严重污染电网，影响其他设备的正常运转，使计算机控制设备误动作，甚至会造成配电事故。谐波已经成为一种电力公害，解决的最有效方法是在设备的输入端接有谐波抑制装置。 

功率因数校正通常是在桥式整流之后，增加一个Boost电路，如图1所示，通过功率元件的开关作用，使输入电流变成与电网电压几乎完全同相得正弦波，可以使电流畸变率降到5％以下，功率因数提高到0.99或更高。 

其工作的基本原理：功率管S(由控制电路控制)导通时，输入电压Vin全部加在电感L上，随着输入电压Vin的上升，通过电感L的电流也随之上升；当功率管关断时，电感产生与输入电压同极性的感应电压VL。此时，功率管两端的电压为Vin+VL，该电压通过二极管D送到电容C。这样，输入电感L的平均电流就会跟踪正弦电压的变化，电流波形接近和电压同相位的正弦波，使功率因数接近于1。为实现谐波抑制功能，Boost PFC电路的输出电压UO必须大于整流器输出的峰值电压。

有源功率因数校正电路按应用对象的不同分为单相功率因数校正和三相功率因数校正，按电路的工作模式有分为电感电流连续模式(CCM)和电感电流断续模式(DCM)。国内外的电力电子学领域的专家对单相功率因数校正技术已经进行了深入的研究，并且发表了不少的文章，但大多数研究都是对控制电路及方法的研究，并没有改变传统的功率因数校正电路的主电路，使得在电源的利用率和大功率设备应用受到限制，所以必须研究新的功率因数校正电路拓扑，提高电路的效率。 

实用新型内容

本实用新型的目的在于，通过提供交流升压功率因数校正电路，提高电路的效率，使得电源的利用率和大功率设备得到更加广泛的应用。 

本实用新型是采用以下技术手段实现的： 

交流升压功率因数校正电路，包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4；第一功率管M1、第二功率管M2；以及控制功率管的控制电路；其特征在于：在单相功率因数校正电路中，第一二极管D1与第三二极管D3之间设有第一电感L1，第二二极管D2与第四二极管D4之间设有第二电感L2；所述的第一电感L1和第二电感L2互相耦合，绕制同一磁芯上；其中，输入电压V与第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极一端连接；第一二极管D1的阴极与第一电感L1的一端串联；第二二极管D2的阳极与第二电感L2的一端串联；两个带有反并联二极管的第一功率管M1和第二功率管M2串联相接；第一电感L1的另一端与第一功率管M1的集电极和第三二极管D3的阳极一端连；第二电感L2的另一端与第二功率管M2的发射极和第四二极管D4的阴极一端连；第一电容C1和第二电容C2串联相接；第一电容C1两端并联第一电阻R1；第二电容C2两端并联第二电阻R2；第三二极管D3的阴极与第一电容C1的正极和输出端DC+相连；第四二极管D4的阳极与第二电容C2的负极和输出端DC-连；零线与第一功率管M1、第二功率管M2的公共端相连；第一电容C1、第二电容C2的公共端连接在零线上。 

将所述的第一电感L1和第二电感L2合并成一个电感L1，一端和输入电压V 相连，另一端和第一二极管D1的阳极和第二二极管D2的阴极一端连；第一二极管D1的阴极与第一功率管M1的集电极和第三二极管D3的阳极一端连；第二二极管D2的阳极与第二功率管M2的发射极和第四二极管D4的阴极一端连接。