[发明专利]一种AC-DC变换系统

说明书

本发明公开一种AC‑DC变换系统，包括依次连接的输入电路及整流桥、升降压型PFC主电路和谐振型DC‑DC变换电路，升降压型PFC主电路上连接有PFC控制器，PFC控制器上连接母线电压控制电路和母线电压采样电路，母线电压控制电路上连接输入电压隔离采样电路、输出电流采样电路，母线电压控制电路根据输入电压和负载信息输出母线电压基准信号。本发明的优点在于母线电压的设定不受输入电压的限制，可以高于也可以低于交流输入电压，有利于系统的优化设计；电路工作状态可以根据输入电压状况和负载状况进行调节，使电路在全输入电压范围和全负载范围都工作在最优的状态，实现高效率和高功率密度。

技术领域

本发明涉及一种AC-DC电能变换系统，具体的说是一种前级为升降压型PFC，后级为谐振型DC-DC的高效率、高功率密度AC-DC电能变换器及其控制方法。

背景技术

AC-DC变换器通常包括功率因数校正(PFC)前级和直流变换(DC-DC)后级。其中PFC级通常采用BOOST型升压拓扑，其特点在于BOOST整流输出电压即母线电压必须高于交流输入电压，母线电压的可控范围较小，以90～264Vac的通用输入为例，母线电压必须大于373.3Vdc，由此带来的问题包括：1、低压输入时前级的损耗增加明显，限制了整机功率密度的提高；2、需要通过改变母线电压实现后级优化设计时，母线电压的可调范围小，通常仅为373.3～400Vdc，这限制了后级的优化空间。在小功率场合，BUCK型降压PFC也常常被采用，其输出电压必须低于输入电压，这使得：1、高压输入时，前级损耗较大，不利于功率密度的提高；2、当交流输入电压低于母线电压时，由于降压特性的限制，输入电流理论上为零，这使得输入电流的谐波增加。

因此，现有技术中如图1和图2所示的BOOST PFC、BUCK PFC都无法兼顾不同输入电压时的系统效率，同时母线电压的调节都受到各自工作特性的限制，减小了输出电压或负载变化时，后级的优化空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以兼顾不同输入电压、负载状况的AC-DC电能变化装置及其控制方法，所采用的技术方案是：

一种AC-DC变换系统，包括输入电路及整流桥、升降压型PFC主电路、谐振型DC-DC变换电路、PFC控制器、母线电压采样电路、母线电压控制电路、输入电压隔离采样电路和输出电流采样电路；输入电路及整流桥的输入端连接交流电网，其输出端连接升降压型PFC主电路的输入端，升降压型PFC主电路的输出作为中间直流母线连接谐振型DC-DC变换电路的输入端，谐振型DC-DC变换电路将母线电压进行直流变换后提供给负载，升降压型PFC主电路上连接PFC控制器以接收实现功率因数校正和母线电压调节所需要的占空比信号，PFC控制器上连接母线电压采样电路以实现母线电压的闭环反馈，PFC控制器上还连接有母线电压控制电路以获取母线电压基准信号，母线电压控制电路上连接输入电压隔离采样电路和输出电流采样电路，以根据不同的输入电压状态和负载状态设定不同的母线电压并输出所需的母线电压基准信号。

进一步地，所述升降压型PFC主电路包括第一开关管、第二开关管、第一电感、第一二极管、第二二极管、第一电容；整流桥的正输出端依次通过连接的第一开关管第一端和第二端、第一电感、第二二极管和第一电容接地，第二二极管的阳极连接第一电感的第二端，第二二极管的阴极连接第一电容的正极；第一二极管的阴极连接第一开关管和第一电感的公共端，第一二极管的阳极接地；第二开关管的第一端连接第一电感和第二二极管的公共端，第二开关管的第二端接地；升降压PFC控制器的输出端连接第一开关管、第二开关管的第三端，控制第一开关管、第二开关管的通断。

进一步地，所述升降压型PFC主电路还可以是反向buck-boost、CUK、SEPIC、buck和boost组合型变换器或谐振变换器。