[发明专利]功率因数校正电路及单相用电设备

说明书

本发明提供一种功率因数校正电路及单相用电设备；所述功率因数校正电路包括共模噪声滤波单元和整流器单元；共模噪声滤波单元包括共模电感、第一电容和第二电容；共模电感的输入端与电网连接，输出端与整流器单元连接；第一电容连接于电网的火线端与大地之间；第二电容连接于电网的零线端与大地之间；整流器单元包括第一场效应管半桥组和第二场效应管半桥组；本发明相比较现有技术，去除了差模电感，大大提高了功率密度，降低了成本，减少了用料，更为环保；去除了整流桥，大大地降低了损耗，提升了整流部分的效率；高频化的开关使得PFC电感的电感量和电容的容值大大降低，从而进一步提升了功率密度。

技术领域

本发明属于电子技术领域，特别是涉及一种功率因数校正电路及单相用电设备。

背景技术

现代的用电设备大多以整流设备为主，而整流设备存在大量的谐波问题会导致电网被污染，为了减少用电设备所产生的电流谐波和无功功率对电网的污染，保证用电设备满足谐波标准，需要对其进行功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)，功率因数指的是有效功率与总耗电量(视在功率)之间的关系，也就是有效功率除以总耗电量(视在功率)的比值；通过PFC可以将整流设备的电流波形控制成类似于阻性负载的状态。

传统的PFC为通过在整流桥后增加电感及开关元器件，由于早期的开关元器件的工作频率较低，导致电感体积较大，效率较低，具体如图1所示；由于IGBT(绝缘栅双极型晶体管)的特性限制导致了较高的感量需求，较高的感量需求导致了较大的电感体积，同时IGBT较高的开关损耗也导致了较高的发热量。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种功率因数校正电路及单相用电设备，用于解决现有PFC电路中电感体积过大、工作效率低的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种功率因数校正电路，包括：共模噪声滤波单元和整流器单元；所述共模噪声滤波单元包括共模电感、第一电容和第二电容；所述共模电感的输入端与所述电网连接，输出端与所述整流器单元连接；所述第一电容连接于所述电网的火线端与大地之间；所述第二电容连接于所述电网的零线端与大地之间；所述整流器单元包括至少一个第一场效应管半桥组和一第二场效应管半桥组。

于本发明的一实施例中，所述共模电感包括至少一个第一绕组和一第二绕组；所述第一绕组的数量与所述第一场效应管半桥组的数量相等；所述第一绕组的输入端与所述火线端连接，输出端与所述第一场效应管半桥组连接；所述第二绕组的输入端与所述零线端连接，输出端与所述第二场效应管半桥组连接。

于本发明的一实施例中，所述第一绕组的电感量与所述第二绕组的电感量不同。

于本发明的一实施例中，所述共模电感的计算方法包括以下步骤：获取所述共模电感的初始差模电感量和初始共模阻抗；基于所述初始差模电感量和所述初始共模阻抗，计算所述第一绕组与所述第二绕组的匝数差及磁芯的电感系数；选择磁芯；根据选择的所述磁芯的电感系数计算所述第一绕组和所述第二绕组的匝数，并进行匝数取整，以获取所述第一绕组和所述第二绕组的匝数；根据获取的所述第一绕组和所述第二绕组的匝数计算出所述共模电感的差模电感量和共模阻抗。

于本发明的一实施例中，所述第一场效应管半桥组的数量为三。

于本发明的一实施例中，所述第一场效应管半桥组包括第一场效应管和第二场效应管；所述第一场效应管的漏极连接至电流输出端的母线正极，源极分别与所述第一绕组的输出端、所述第二场效应管的漏极连接；所述第二场效应管的源极与所述电流输出端的母线负极连接；所述第二场效应管半桥组包括第三场效应管和第四场效应管；所述第三场效应管的漏极与所述母线正极连接，源极分别与所述第二绕组的输出端、所述第四场效应管的漏极连接；所述第四场效应管的源极与所述母线负极连接。

于本发明的一实施例中，所述第一场效应管、所述第二场效应管、所述第三场效应管和所述第四场效应管均采用金属-氧化物半导体场效应管。