[发明专利]带功率因数校正功能的单级AC-DC变换器电路

说明书

本发明公开了一种带功率因数校正功能的单级AC‑DC变换器电路，包括一次侧和二次侧交直变换器、变压器、控制器，一次侧交直变换器用于将交流电源变换成直流电、然后向变压器一次侧绕组供电；变压器的一次侧绕组连接一次侧交直变换器的直流输出侧和交流电源，其二次侧绕组连接二次侧交直变换器的交流输入侧和二次侧交直变换器的直流输出侧；二次侧交直变换器由变压器二次侧绕组处接收电能、并将之转换成直流电向负载供电；控制器控制一次和二次侧交直变换器中功率开关的占空比、以及功率开关控制信号之间的相位差来控制电能的传递量和校正功率因数；本发明减小了滤波电感、稳压电容的容量和体积，具有线路简单成本低廉的优点。

技术领域

本发明涉及电力电子领域，尤其涉及一种带功率因数校正功能的单级三相带隔离的AC-DC变换器电路。

背景技术

随着节能减排以及控制大气污染要求的提高，以电动汽车为代表的大功率用电设备逐渐在市场商用。电源是用电设备从电网获取能量的主要媒介，为了减小用电设备工作时对电网电流的谐波污染，电源必须具备功率因数校正功能。而现有技术中，功率因数校正模块是作为电源的前级为后级隔离直流变换器提供稳定的输入电压的两级结构，这种结构需要较高的滤波电感和较大的稳压电容，造成充电源模块体积较大，成本增加。

因此，如何设计一种带功率因数校正功能的、单级的AC-DC变换器电路是业界亟待解决的技术问题。

发明内容

为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本发明提出一种带功率因数校正功能的单级三相带隔离的AC-DC变换器电路。

本发明采用的技术方案是设计一种带功率因数校正功能的单级AC-DC变换器电路，其包括一次侧交直变换器、变压器、二次侧交直变换器和控制器，其中所述一次侧交直变换器用于将交流电源变换成直流电、然后向变压器一次侧绕组供电；所述变压器的一次侧绕组连接一次侧交直变换器的直流输出侧和交流电源，其二次侧绕组连接二次侧交直变换器的交流输入侧和二次侧交直变换器的直流输出侧；所述二次侧交直变换器由变压器二次侧绕组处接收电能、并将之转换成直流电向负载供电；所述控制器控制一次和二次侧交直变换器中功率开关的占空比、以及一次和二次侧交直变换器中功率开关控制信号之间的相位差来控制电能的传递量和校正功率因数。

所述交流电源为三相交流电，所述一次侧交直变换器和二次侧交直变换器采用三相桥式可控整流电路、所述变压器采用三相变压器。

所述一次侧交直变换器直流输出侧的正极和负极之间连接第一稳压模块，第一稳压模块包括串联的第一电容C1和第二电容C2，第一电容C1和第二电容C2的连接点为一次侧公共中性点、其分别通过第三电容C3、第四电容 C4和第五电容C5连接变压器一次侧各相绕组的头端，各相绕组的尾端分别通过A相高频电感Lσa、B相高频电感Lσb和C相高频电感Lσc对应连接所述一次侧交直变换器交流输入侧的各相线；所述二次侧交直变换器直流输出侧的正极和负极之间连接第二稳压模块，第二稳压模块包括串联的第六电容 C6和第七电容C7，第六电容C6和第七电容C7的连接点为二次侧公共中性点、其分别通过第八电容C8、第九电容C9和第十电容C10连接变压器二次侧各相绕组的头端，各相绕组的尾端对应连接所述二次侧交直变换器交流输入侧的各相线；所述一次侧交直变换器交流输入侧分别通过A相电感La、B相电感 Lb、C相电感Lc对应连接所述交流电源的三条相线。

所述A相高频电感Lσa、B相高频电感Lσb和C相高频电感Lσc制成漏感集成在所述变换器中。

所述变换器具有A相、B相和C相，其A相的一次侧绕组和二次侧绕组绕制在A相磁柱上，其B相的一次侧绕组和二次侧绕组绕制在B相磁柱上，其C 相的一次侧绕组和二次侧绕组绕制在C相磁柱上。

上述A相、B相和C相磁柱的轴心呈三角形排列，三根磁柱共用顶部和底部的磁路。

上述A相、B相和C相磁柱的轴心呈一字形排列，三根磁柱共用顶部和底部的磁路。