[实用新型]单位功率因数单级AC-DC变换器

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力电子变换技术领域，具体涉及一种具有单位功率因数的隔离单级AC-DC隔离变换器及其控制方法。 

背景技术

AC-DC隔离变换器一般由整流器和隔离型DC-DC变换器组成，这类AC-DC变换器由于整流器后需并联大容量滤波电容器，功率因数较低。为提高功率因数，现有技术一般采用在整流器与隔离型DC-DC变换器之间增加一级功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)电路，如图1所示。这类AC-DC隔离变换器采用两级高频变换，即PFC高频变换和隔离型DC-DC高频变换，使得变换效率降低，由于这两级高频变换需要两套不同功能的控制系统，因此具有控制电路复杂、成本较高等缺点。 

实用新型内容

为解决现有技术存在的不足，本实用新型公开了单位功率因数单级AC-DC隔离变换器，本申请具有实现单级高频变换，能够实现单位功率因数，具有升降压能力，可实现输出电压/电流宽范围控制等优点。 

为实现上述目的，本实用新型的具体方案如下： 

单位功率因数单级AC-DC变换器，包括交流电源及与交流电源相连的滤波电路，所述滤波电路将滤波后的信号传送至整流器整流处理，经过整流器整流的信号传送至隔离型DC-DC变换器的输入端，隔离型DC-DC变换器的输出端与电容C1并联后与负载相连。 

所述整流器为无源整流器，为四个二极管组成的单相全桥整流器电路。 

所述整流器为有源H桥整流器，为四个带反并联二极管的功率开关管组成的H桥变换电路。 

所述隔离型DC-DC变换器包括高频变压器、与高频变压器的一次侧相连的一次侧变换电路和与高频变压器的二次侧相连的二次侧变换电路，所述高频变压器由至少一个电感与高频变压器绕组串联。 

所述电感为独立电感或者所述高频变压器的漏感。 

所述一次侧变换电路及二次侧变换电路为四个带反并联二极管的功率开关管组成的H桥变换电路。 

所述一次侧变换电路及二次侧变换电路为两个带反并联二极管的功率开关管和两个电容 器组成的半桥变换电路，其中两个所述功率开关管串联构成所述半桥变换器的一个桥臂，所述两个电容器串联组成构成所述半桥变换器的另一个桥臂。 

所述一次侧变换电路及二次侧变换电路为两个带反并联二极管的功率开关管和两个二极管组成的H桥混合变换器，其中一个二极管与一个功率开关管串联构成所述H桥变换器的一个桥臂，另一个二极管与另一个功率开关管串联构成所述H桥变换器的另一个桥臂，即所述H桥变换器的两个上管或两个下管用二极管代替，形成所述H桥混合变换电路。 

单位功率因数单级AC-DC变换器的控制系统，包括复合控制器，所述复合控制器接收单级AC-DC隔离变换器二次侧直流母线电压、电流信号及二次侧直流母线参考电压、电流信号，复合控制器将接收的电压及电流进行处理转换为交流电流参考有效值； 

交流电流参考有效值与电压值经过乘法器运算后为一次侧电流参考信号，一次侧电流参考信号、一次侧电流信号、一次侧电压信号及二次侧电压信号均输入至电流控制器； 

电流控制器输出信号连接开关信号发生器的两个输入端，开关信号发生器的输出信号连接单级AC-DC隔离变换器中的隔离型DC-DC变换器的功率开关管，用于控制功率开关管的通断，所述开关信号发生器的一个输入端还与开关同步信号相连。 

所述交流电流参考有效值与电压值经过乘法器运算后为一次侧电流参考信号中的电压值为一次侧直流母线电压检测信号通过除法器除以输入交流电压额定值U_sN后的输出值。 

所述交流电流参考有效值与电压值经过乘法器运算后为一次侧电流参考信号中的电压值为输入交流电源u_s同频同相的单位幅值正弦信号u_sin的绝对值|u_sin|。 

一种级联模块化的单位功率因数单级AC-DC隔离变换器系统，它包括N(N为大于等于1的整数)个所述单位功率因数单级AC-DC隔离变换器、N个一次侧电流控制单元和一个二次侧复合控制器；所述一次侧电流控制单元包括所述电流控制器、开关信号发生器、乘法器以及所述除法器。