[实用新型]一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及电力控制设备，尤其是一种反激功率因数校正变换器的控制方法及其装置。

背景技术

近年来，电力电子技术迅速发展，作为电力电子领域重要组成部分的电源技术逐渐成为应用和研究的热点。开关电源以其效率高、功率密度高的特点而确立了其在电源领域中的主流地位，但其通过整流器接入电网时会存在一个致命的弱点：功率因数较低(一般仅为0.45～0.75)，且在电网中会产生大量的电流谐波和无功功率而污染电网。抑制开关电源产生谐波的方法主要有两种：一是被动法，即采用无源滤波或有源滤波电路来旁路或消除谐波；二是主动法，即设计新一代高性能整流器，它具有输入电流为正弦波、谐波含量低以及功率因数高等特点，即具有功率因数校正功能。开关电源功率因数校正研究的重点主要是功率因数校正电路拓扑的研究和功率因数校正控制集成电路的开发。传统的有源功率因数校正电路一般采用Boost-升压拓扑，这是因为Boost变换器具有控制容易、驱动简单以及功率因数可以接近于1等优点，但是Boost功率因数校正变换器在低输出电压时，其功率因数却很低。在小功率的应用场合中，主要采用Buck-降压拓扑和反激变换器，但是在Buck电路实现PFC时，由于当输入电压低于输出电压时，不传递能量，输入电流为0，交越失真严重；而反激变换器在整个工频周期内都可以传递能量，功率因数和总谐波畸变都优于Buck变换器，因此更加适用于PFC领域当中。反激功率因数校正变换器通常有断续模式和临界连续模式两种工作模式。传统的临界连续模式反激功率因数校正变换器的控制复杂，且输入电流畸变严重，因此断续模式的反激功率因数校正变换器应用更加广泛。传统的断续模式反激功率因数校正变换器可以自动获得单位功率因数，但是由于其较大的峰值电流，使得原边开关管、副边二极管的导通损耗很大从而影响变换器的效率。传统的断续模式反激功率因数校正变换器的控制方式如图1所示，采用单电压环的控制方法，保持原边开关管占空比恒定，使变换器获得单位功率因数；但由于变压器的漏感吸收一部分能量且不能被利用，导致变换器的工作效率非常低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种新颖的反激功率因数校正变换器的拓扑及控制方法，采用该拓扑结构和控制方法可使反激功率因数校正变换器获得高功率因数和高效率。

本实用新型实现其实用新型目的，所采用的技术方案是一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制装置，其具体作法是：

一种断续模式的高功率因数高效率反激变换器的控制装置，反激变换器的控制电路包括输出电压采样电路；误差放大器电路；PWM脉冲产生电路；占空比运算电路；其中，反激变压器副边串联一个谐振电容Cr和并联一个快恢复二极管D₀₁，谐振电容与变压器副边漏感L_lk发生谐振，将漏感中的能量全部吸收利用；PWM脉冲产生电路由比较器和锯齿波发生器组成；误差放大器的负向输入端为由R₇和R₈分压电阻网络采样的输出电压，误差放大器的正向输入端为基准电压V_ref，采样的输出信号与基准电压相比较产生误差放大器的输出信号V_comp；占空比运算电路的输出V_D(t)连接到PWM脉冲产生电路中比较器的负端，锯齿波发生器的输出信号连接到PWM脉冲产生电路中比较器的正端。

采用本实用新型装置，实现导通占空比在半个工频周期内随着输入电压和输出电压的变化而变化，从而获得高功率因数。这样：匝比n的2倍与输出电压V_o相乘后的值2n*V_o，分别减输入电压V_in(t)的瞬时值和K₀倍的输入电压峰值K₀*V_m，相减的结果再与D₀倍误差放大器的输出电压V_comp相乘，经过占空比运算电路运算后，断续模式的反激功率因数校正器的原边开关管导通占空比在半个工频周期内随着输入电压和输出电压的变化而变化，从而获得高功率因数；其中匝比n为反激变换器的变压器原边绕组匝数与副边绕组匝数的比值。