[发明专利]共阴极半桥功率因数校正电路

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子变换技术领域的一种单相功率因数校正器（PFC），具体地，涉及一种共阴极半桥功率因数校正电路。

背景技术

为了改善采用单相二极管不控整流桥的单相AC-DC变换器的网侧功率因数，降低谐波电流的危害，使其符合谐波电流的相关标准，如IEC61000-3-2，需要采用单相有源功率因数校正（APFC）技术或单相有源功率因数校正技术。

在电路拓扑方面，单相APFC具有多种电路拓扑，包括传统单级有桥APFC、提高功率等级的两级或多级交错有桥APFC、无桥APFC等多种。单相APFC的工作原理往往与电路拓扑密切相关，一般而言，一个APFC电路可能有多种控制策略，一个控制策略可能满足多种APFC电路，但是对于有些电路只能拥有独立适用的控制策略。

随着单相APFC技术的发展，在大功率变频空调等应用领域，要求单相APFC的功率等级越来越大，目前都必须采用多级交错有桥APFC，否则难以解决功率器件散热问题和升压电感在板安装问题以及成本问题。但是单级APFC的大功率化设计也较为成熟，运行较为可靠，设计较为容易，总体成本较为控制。单相无桥APFC也存在着电感电流检测困难，支持功率等级较低的问题。因此对于目前发展阶段，在较大传输功率领域，单相APFC和多级交错APFC都得到了一定程度的应用。

经过对单相APFC电路的检索，发现主要有以下代表性文献：

[1]Wanfeng Zhang,Guang Feng,Yan-Fei Liu and Bin Wu.A Digital Power Factor Correction(PFC)Control Strategy Optimized for DSP.IEEE Transactions ON Power Electronics,Vol.19,No.6,November2004,pp.1474-1485.其主要技术特征如下：采用了传统的单级APFC电路。

[2]王晗.大功率单相数字APFC的研究与实现.上海交通大学硕士学位论文.2009年1月。其主要技术特征如下：采用了无桥APFC电路。

[3]陆飞，王男，杨喜军，郑水波，尹德斌.单相三倍压交错功率因数校正器的仿真分析.电气自动化.2013年3期.其主要技术特征如下：采用了三倍压交错APFC电路。

综合以上，对单相有源功率因数校正器现有电路结构及其控制的检索发现，目前阶段需要推出一种介于单相APFC、无桥APFC和多级交错APFC之间的一种新的APFC电路及其控制，在设计方面、成本方面具有优秀的综合指标。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种共阴极半桥功率因数校正电路，该电路实现单位输入功率因数的AC-DC变换，支持较大功率输出，同时具有电路简单、控制方便等优点。

为实现以上目的，本发明提供一种共阴极半桥功率因数校正电路，包括第一斩波单元和第二斩波单元，其中：所述第一斩波单元用以完成电网电压正半周中单位功率因数单相AC-DC变换，并输出稳定的直流电压；所述第二斩波单元用以完成电网电压负半周中单位功率因数单相AC-DC变换，并输出稳定的直流电压；第一斩波单元和第二斩波单元一备一用工作时间为半个完整电源周期，即正半周或负半周，不工作时用于散热；

所述第一斩波单元和所述第二斩波单元包括公共的并联于单相电网的滤波电感、滤波电容、升压电感、分流电阻和并联于直流输出端的电解电容，所述第一斩波单元还包括第一常规二极管、第一快恢复二极管和第一功率开关，第二斩波单元还包括第二常规二极管、第二快恢复二极管和第二功率开关，从而构成一个不可分割的电力电子变换器；其中：

所述滤波电感的一端与单相交流电源的火线相连、另一端与升压电感和滤波电容的一端相连，升压电感的另一端与第一快恢复二极管的阳极、第二常规二极管的阴极、第二功率开关的发射极相连，形成公共点ACL；滤波电容的另一端与单相交流电源的零线、第二快恢复二极管的阳极、第一常规二极管的阴极、第一功率开关的发射极相连，形成公共点ACN；

所述第一快恢复二极管的阴极与第二快恢复二极管的阴极连接后与分流电阻的一端相连，分流电阻的另一端与第一功率开关的集电极、第二功率开关的集电极、电解电容的正极相连，形成直流输出正极DCP；第一常规二极管的阳极、第二常规二极管的阳极连接后，形成直流输出负极DCN。