CN101969271B - 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法 - Google Patents

一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN101969271B
CN101969271B CN2010105163435A CN201010516343A CN101969271B CN 101969271 B CN101969271 B CN 101969271B CN 2010105163435 A CN2010105163435 A CN 2010105163435A CN 201010516343 A CN201010516343 A CN 201010516343A CN 101969271 B CN101969271 B CN 101969271B
Authority
CN
China
Prior art keywords
inductance
switching tube
switch pipe
power factor
factor correction
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN2010105163435A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101969271A (zh
Inventor
陈文彬
黄伯宁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Huawei Technologies Co Ltd
Original Assignee
Huawei Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority to CN201010155655A priority Critical patent/CN101841236A/zh
Priority to CN201010155655.8 priority
Application filed by Huawei Technologies Co Ltd filed Critical Huawei Technologies Co Ltd
Priority to CN2010105163435A priority patent/CN101969271B/zh
Publication of CN101969271A publication Critical patent/CN101969271A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101969271B publication Critical patent/CN101969271B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4233Arrangements for improving power factor of AC input using a bridge converter comprising active switches
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0043Converters switched with a phase shift, i.e. interleaved
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0083Converters characterised by their input or output configuration
    • H02M1/0085Partially controlled bridges
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02BCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P80/00Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
    • Y02P80/10Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Abstract

本发明实施例公开了一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法,能够降低成本,且提高电源转换效率。本发明实施例功率因数矫正变换器包括:交错控制管组、交流电源、第一电感、第二电感、第三电感、电容、第一桥臂以及第二桥臂;第一桥臂包括串联的第一开关管以及第二开关管;第二桥臂包括串联的第三开关管以及第四开关管;交错控制管组、第一桥臂、第二桥臂以及电容之间相互并联;交流电源与第一电感串联,第二电感和第三电感并联后与第一电感串联;第二电感与第一桥臂连接,第二电感与第二桥臂连接;交流电源与第一电感串联后与交错控制管组连接。本发明实施例还提供一种控制方法。本发明实施例能够有效降低成本,且提高电源转换效率。

Description

—种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法技术领域
[0001] 本发明涉及电路领域,尤其涉及一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法。背景技术
[0002] 节能减排是全球化发展一种趋势,在通信领域电源的转换效率是其中重要的一个环节。电源的高效率一方面依赖功率器件的提升;另一方面就是电源拓扑的应用。
[0003] 为了提高电源转换的效率,现有技术中,业界厂家从传统的无桥电路衍生出各种改进型的无桥功率因数矫正(PFC, Power Factor Correct)电路,现有技术中的一种无桥PFC电路如图1所示,其中,LOl和L02是开关直流升压(Boost)电路电感,SOl和S02是PFC主开关管,DOl和D02是Boost电源整流二极管,D03和D04是续流二极管,D05和D06不参与正常工作,只在浪涌防护中起作用,工作原理如下:
[0004] 在正半周,SOl导通,电源通过SOl和D04对电感LOl进行充电储能,电流达到设定值时SOI关断,LOI电源反向,与电源串联通过DOI和D04对储能电容充电和对后级的变换电源传递能量。电源电感电流下降到设定值,SOl再导通对电感LOl再充电储能,如此周而复始。在正半周,S02、D02、D03和L02不参与工作。
[0005] 在负半周,S02与SO1、D03与D04、LOl与L02工作对称,工作原理与正半周一致。在负半周,S01、D01、D04和LOl不参与工作。
[0006] 在电路损耗方面,以正半周为例,导通储能阶段,电流串联通过L01、SOl和D04三个器件;在开关管截止能量传递阶段,电流串联通过L0UD01和D04三个器件。
[0007] 但是,上述现有技术中,在桥臂上所使用的二极管DOl以及D02是碳化硅二极管,由于碳化硅二极管的成本比 较高,所以使得整个无桥PFC电路的成本提高;
[0008] 其次,由于碳化硅二极管的压降比较大,所以使得电流串联通过DOl或D02时损耗较多的能量,从而降低了电源转换效率。
发明内容
[0009] 本发明实施例提供了一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法,能够降低成本,且提高电源转换效率。
[0010] 本发明实施例提供的功率因数矫正变换器,包括:交错控制管组、交流电源、第一电感、第二电感、第三电感、电容、第一桥臂以及第二桥臂;所述第一桥臂包括串联的第一开关管以及第二开关管;所述第二桥臂包括串联的第三开关管以及第四开关管;所述交错控制管组、所述第一桥臂、所述第二桥臂以及所述电容之间相互并联;所述交流电源与所述第一电感串联,所述第二电感和所述第三电感并联后与所述第一电感串联;所述第二电感与所述第一桥臂连接,所述第三电感与所述第二桥臂连接;所述交流电源与所述第一电感串联后与所述交错控制管组连接。
[0011] 本发明实施例提供了一种电源,包括本发明实施例提供的功率因数矫正变换器。
[0012] 本发明实施例提供的功率因数矫正变换器控制方法,包括:闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电;闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电;闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为所述第一电感、第二电感以及第三电感放电。
[0013] 本发明实施例提供的功率因数矫正变换器控制方法,包括:闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电;闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电;闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电。
[0014] 本发明实施例提供的功率因数矫正变换器控制方法,包括:闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第三电感放电,为第一电感以及第二电感充电;闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电;闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为所述第一电感、第二电感以及第三电感放电。
[0015] 本发明实施例提供的功率因数矫正变换器控制方法,包括:闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电;闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电;闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电。
[0016] 从以上技术方案可以看出,本发明实施例具有以下优点:
[0017] 本发明实施例中,第一桥臂以及第二桥臂上均采用两个串联的开关管作为开关,而并非采用碳化硅二极管,由于开关管的成本远低于碳化硅二极管,所以能够有效降低成本;
[0018] 其次,由于开关管的压降远小于碳化硅二极管的压降,所以在电流串联时能够减少消耗的电能,从而提高电源转换效率。
[0019] 进一步,第一电感作为两组双Boost转换电路的共用电感,具有自动平衡两组双Boost电路的作用,使两组双Boost电路的交错控制更加容易,降低DSP (数字信号处理器)控制两组双Boost电路交错开通的复杂度。
附图说明
[0020] 图1为现有技术中一种PFC变换器示意图;
[0021] 图2为本发明实施例中PFC变换器一个实施例示意图;
[0022] 图3为本发明实施例中PFC变换器另一实施例示意图;
[0023] 图4为本发明实施例中PFC变换器另一实施例示意图;
[0024] 图5为本发明实施例中PFC变换器另一实施例示意图。[0025] 图6为本发明实施例中电源实施例的示意图;
具体实施方式
[0026] 本发明实施例提供了一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法,能够降低成本,且提高电源转换效率。
[0027] 请参阅图2,本发明实施例中PFC变换器一个实施例包括:
[0028] 交错控制管组、交流电源P、第一电感L1、第二电感L2、第三电感L3、电容C、第一桥臂以及第二桥臂;
[0029] 第一桥臂包括串联的第一开关管SI以及第二开关管S2 ;
[0030] 第二桥臂包括串联的第三开关管S3以及第四开关管S4 ;
[0031] 交错控制管组、第一桥臂、第二桥臂以及电容C之间相互并联;
[0032] 交流电源P与第一电感LI串联,第二电感L2和第三电感L3并联后与第一电感LI串联;
[0033] 第二电感L2与第一桥臂连接,第三电感L3与第二桥臂连接;
[0034] 交错控制管组与交流电源P连接,第一电感LI与第二电感L2以及第三电感L3连接。
[0035] 需要说明的是,本实施例中的交错控制管组可以包括两个串联的二极管或开关管,本实施例中以二极管Dl以及二极管D2为例进行说明。
[0036] 本实施例中的第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3可以为单个电感或者是耦合的电感。
[0037] 本实施例中的第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4在实际应用中可以为金属氧化物半导体场效应管(Mosfet, Metal Oxide SemiconductorField Effect Transistor)开关管,或绝缘栅双极晶体管(IGBT, Insulated Gate BipolarTransistor)开关管,或其他类型的开关管。
[0038] 本实施例中,电容C可以为一个独立的电容器件,或者是能够实现电容功能的模块或电路,具体此处不作限定。
[0039] 本发明实施例中,第一桥臂以及第二桥臂上均采用两个串联的开关管作为开关,而并非采用碳化硅二极管,由于开关管的成本远低于碳化硅二极管,所以能够有效降低成本;
[0040] 其次,由于开关管的压降远小于碳化硅二极管的压降,所以在电流串联时能够减少消耗的电能,从而提高电源转换效率。
[0041 ] 进一步的,交错控制管组、第一电感L1、第二电感L2和第一桥臂构成一组双Boost转换电路,交错控制管组、第一电感L1、第三电感L3和第二桥臂构成另一组双Boost转换电路,两组双Boost转换电路以任意角度相差交错开通工作,例如180度相差,两组双BOOST对后级电路输出叠加,纹波相消,输出电压更平稳;另外,第一电感LI作为两组双Boost转换电路的共用电感,具有自动平衡两组双Boost电路的作用,使两组双Boost电路的交错控制更加容易,降低DSP(数字信号处理器)控制两组双Boost电路交错开通的复杂度。
[0042] 下面介绍本发明实施例中另一种PFC变换器,图3描述了本发明实施例中PFC变换器另一实施例,图3所示的PFC变换器相比于图2所示的PFC变换器,可以增加更多的桥臂以及电感,具体数目此处不作限定,其中,每个桥臂均与第一桥臂以及第二桥臂并联,每个桥臂均包括两个串联的开关管,每个电感均与第二电感L2以及第三电感L3并联,每个电感均与对应的桥臂连接。
[0043] 本实施例中可以增加更多的桥臂以及更多的电感,使得电路电感的电流对后级电路输出更加连续,纹波更小,同时还能够实现更大的电源功率转换。
[0044] 下面介绍本发明实施例中另一种PFC变换器,图4描述了本发明实施例中PFC变换器另一实施例,图4所示的PFC变换器相比于图2所示的PFC变换器,增加了保护管组,该保护管组位于交流电源P与第一电感LI之间,该保护管组与交错控制管组,第一桥臂,第二桥臂以及电容C并联。
[0045] 本实施例的保护管组可以包括两个串联的二极管或开关管,本实施例中以二极管D3以及二极管D4为例进行说明。
[0046] 该二极管D3以及二极管D4作为防雷保护二极管,平时二极管D3以及二极管D4不参与工作,在有雷击出现时,二极管D3、二极管D4、二极管D1、二极管D2以及电容C 一起对箝位雷击电压和电流。
[0047] 需要说明的是,本实施例中增加保护管组的方案同样可以适应于图3所示的拥有更多桥臂以及更多电感的方案。
[0048] 本实施例中,电容C可以为一个独立的电容器件,或者是能够实现电容功能的模块或电路,具体此处不作限定。
[0049] 本实施例中可以增加保护管组,在有雷击出现时,二极管D3、二极管D4、二极管D1、二极管D2以及电容C 一起对箝位雷击电压和电流,因此能够有效的防止雷击浪涌。
[0050] 下面介绍本发明实施例中另一种PFC变换器,图5描述了本发明实施例中PFC变换器另一实施例,图5所示的PFC变换器相比于图2所示的PFC变换器,将交流电源P以及第一电感LI的位置进行了调换,即交错控制管组与第一电感LI连接,交流电源P与第二电感L2以及第三电感L3连接,同时还可以增加保护管组。
[0051]同样的,本实施例的保护管组可以包括两个串联的二极管或开关管,本实施例中以二极管D3以及二极管D4为例进行说明。
[0052] 该二极管D3以及二极管D4作为防雷保护二极管,平时二极管D3以及二极管D4不参与工作,在有雷击出现时,二极管D3、二极管D4、二极管D1、二极管D2以及电容C 一起对箝位雷击电压和电流。
[0053] 需要说明的是,本实施例中增加保护管组,以及调换第一电感LI和交流电源P的位置的方案同样可以适应于图3所示的拥有更多桥臂以及更多电感的方案。
[0054] 本实施例中,电容C可以为一个独立的电容器件,或者是能够实现电容功能的模块或电路,具体此处不作限定。
[0055] 本实施例中可以增加保护管组,在有雷击出现时,二极管D3、二极管D4、二极管D1、二极管D2以及电容C 一起对箝位雷击电压和电流,因此能够有效的防止雷击浪涌。
[0056] 下面对本发明实施例中的PFC变换器控制方法进行描述,本发明实施例中的PFC变换器控制方法应用于前述图2至图5所示的PFC变换器,以图2所示的PFC变换器为例进行说明:
[0057] PFC变换器的工作过程分电压处于正半周和负半周两种情况。其中当电压处于正半周时,又分占空比大于50%和小于50%两种模式。同理,当电压处于负半周时,也分占空比处于大于50%和小于50%两种模式。
[0058] 需要说明的是,对于电压处于正半周或负半周的情况,当占空比等于50%时,既可以采用大于50%的模式,也可以采用小于50%的模式,此处不作限定。
[0059] 下面分别进行说明:
[0060] 一、电压处于正半周,占空比小于50%的模式:
[0061] 本模式中,第二开关管S2和第四开关管S4为主管,具体的过程可以为:
[0062] (I)闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电:
[0063] 其中,第二开关管S2、第三开关管S3闭合,第一开关管S1、第四开关管S4断开,输入电源的能量通过第一电感L1、第二电感L2、第二开关管S2以及二极管D2组成的回路给第一电感LI和第二电感L2充电,第一电感LI和第二电感L2中的电流增加,同时存储在第一电感LI,第三电感L3中的能量也通过第一电感L1、第三电感L3、第三开关管S3、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第三电感L3的电流减小。
[0064] (2)闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电:
[0065] 其中,第一开关管S1、第三开关管S3闭合,第二开关管S2、第四开关管S4断开,存储在第一电感L1、第二电感L2中的能量也通过第一电感L1、第二电感L2、第一开关管S1、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第一电感L1、第二电感L2的电流减小,同时存储在第一电感L1、第三电感L3中的能量也通过第一电感L1、第三电感L3、第三开关管S3、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第一电感L1、第三电感L3的电流减小。
[0066] (3)闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电:
[0067] 其中,第一开关管S1、第四开关管S4闭合,第二开关管S2、第三开关管S3断开,存储在第一电感L1、第二电感L2中的能量也通过第一电感L1、第二电感L2、第一开关管S1、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第二电感L2的电流减小,同时输入电源的能量通过第一电感L1、第三电感L3、第四开关管S4、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第三电感L3充电,第一电感L1、第三电感L3中的电流增加。
[0068] (4)闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电:
[0069] 其中,第一开关管S1、第三开关管S3闭合,第二开关管S2、第四开关管S4断开,存储在第一电感L1、第二电感L2中的能量也通过第一电感L1、第二电感L2、第一开关管S1、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第一电感L1、第二电感L2的电流减小,同时存储在第一电感L1、第三电感L3中的能量也通过第一电感L1、第三电感L3、第三开关管S3、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第一电感L1、第三电感L3的电流减小。
[0070] 之后再重新执行上述(I)〜(4)的步骤。
[0071] 二、电压处于正半周,占空比大于50%的模式:
[0072] 本模式中,第二开关管S2和第四开关管S4为主管,具体的过程可以为:
[0073] (I)闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电:
[0074] 其中,第二开关管S2、第三开关管S3闭合,第一开关管S1、第四开关管S4断开,输入电源的能量通过第一电感L1、第二电感L2、第二开关管S2、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第二电感L2充电,第一电感L1、第二电感L2中的电流增加,同时存储在第一电感L1、第三电感L3中的能量也通过第一电感L1、第三电感L3、第三开关管S3、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第三电感L3的电流减小。
[0075] (2)闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电:
[0076] 其中,第二开关管S2、第四开关管S4闭合,第一开关管S1、第三开关管S3断开,输入电源的能量通过第一电感L1、第二电感L2、第二开关管S2、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第二电感L2充电,第一电感L1、第二电感L2中的电流增加,同时输入电源的能量通过第一电感L1、第三电感L3、第四开关管S4、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第三电感L3充电,第一电感L1、第三电感L3中的电流增加。
[0077] (3)闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电:
[0078] 其中,第一开关管S1、第四开关管S4闭合,第二开关管S2、第三开关管S3断开,存储在第一电感L1、第二电感L2中的能量也通过第一电感L1、第二电感L2、第一开关管S1、电容C、二极管D2组成的回路传递给输出电容C,第二电感L2的电流减小,同时输入电源的能量通过第一电感LI,第三电感L3、第四开关管S4、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第三电感L3充电,第一电感L1、第三电感L3中的电流增加。
[0079] (4)闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电:
[0080] 其中,第二开关管S2、第四开关管S4闭合,第一开关管S1、第三开关管S3断开,输入电源的能量通过第一电感L1、第二电感L2、第二开关管S2、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第二电感L2充电,第一电感L1、第二电感L2中的电流增加,同时输入电源的能量通过第一电感L1、第三电感L3、第四开关管S4、二极管D2组成的回路给第一电感L1、第三电感L3充电,第一电感L1、第三电感L3中的电流增加。
[0081] 之后再重新执行上述(I)〜(4)的步骤。
[0082] 三、电压处于负半周,占空比小于50%的模式:
[0083] 本模式中,第一开关管SI和第三开关管S3为主管,具体的过程可以为:
[0084] (I)闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第三电感放电,为第一电感以及第二电感充电;
[0085] (2)闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电;
[0086] (3)闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;
[0087] (4)闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为所述第一电感、第二电感以及第三电感放电。
[0088] 之后再重新执行上述(I)〜(4)的步骤。[0089] 本模式中的具体电路工作过程与前述“电压处于正半周,占空比小于50%的模式”的电路工作过程基本类似,仅是将“电压处于正半周,占空比小于50 %的模式”中的第一开关管SI与第二开关管S2互换,将第三开关管S3与第四开关管S4互换,将二极管D2换为二极管D1,第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3中的电流均反向。
[0090] 四、电压处于负半周,占空比大于50%的模式:
[0091] 本模式中,第一开关管SI和第三开关管S3为主管,具体的过程可以为:
[0092] (I)闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电;
[0093] (2)闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电;
[0094] (3)闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电;
[0095] (4)闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电。
[0096] 之后再重新执行上述(I)〜(4)的步骤。
[0097] 本模式中的具体电路工作过程与前述“电压处于正半周,占空比大于50 %的模式”的电路工作过程基本类似,仅是将“电压处于正半周,占空比大于50 %的模式”中的第一开关管SI与第二开关管S2互换,将第三开关管S3与第四开关管S4互换,将二极管D2换为二极管D1,第一电感L1、第二电感L2以及第三电感L3中的电流均反向。
[0098] 本实施例中的第一开关管S1、第二开关管S2、第三开关管S3以及第四开关管S4在实际应用中可以为Mosfet开关管,或IGBT开关管,或其他类型的开关管。
[0099] 通过上述对PFC变换器的控制过程,即可实现对电源能量的转换,通过上述的控制能够降低成本,且提高电源转换效率。
[0100] 本发明实施例还提供了使用了本发明实施例提供的PFC变换器的电源,该电源用于将交流转换为直流。图6描述了电源实施例的结构,包括:本发明实施例提供的PFC变换器,谐振(LLC)电路,同步整流(Synchronous Rectifier)电路。
[0101] 本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,该程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,上述提到的存储介质可以是只读存储器,磁盘或光盘等。
[0102] 以上对本发明所提供的一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法进行了详细介绍,对于本领域的一般技术人员,依据本发明实施例的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,因此,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (14)

1.一种功率因数矫正变换器,其特征在于,包括: 交错控制管组、交流电源、第一电感、第二电感、第三电感、电容、第一桥臂以及第二桥臂; 所述第一桥臂包括串联的第一开关管以及第二开关管; 所述第二桥臂包括串联的第三开关管以及第四开关管; 所述交错控制管组、所述第一桥臂、所述第二桥臂以及所述电容之间相互并联; 所述交流电源与所述第一电感串联,所述第二电感和所述第三电感并联后与所述第一电感串联; 所述第二电感与所述第一桥臂连接,所述第三电感与所述第二桥臂连接; 所述交错控制管组包括相互串联的两二极管或两开关管,所述交流电源与所述第一电感串联后与连接所述两二极管或两开关管的中间连线连接。
2.根据权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述交错控制管组与所述交流电源连接,所述第一电感与所述第二电感以及所述第三电感连接。
3.根据权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述交错控制管组与所述第一电感连接,所述交流电源与所述第二电感以及所述第三电感连接。
4.根据权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述功率因数矫正变换器还包括预置数目个桥臂,每个桥臂均与所述第一桥臂以及第二桥臂并联,每个桥臂均包括两个串联的开关管; 所述功率因数矫正变换器还包括预置数目个电感,每个电感均与所述第二电感以及第三电感并联,每个电感均与对应的桥臂连接。
5.根据权利要求2所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述功率因数矫正变换器还包括保护管组; 所述保护管组位于所述交流电源与所述第一电感之间,所述保护管组与所述交错控制管组、第一桥臂、第二桥臂以及电容并联。
6.根据权利要求3所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述功率因数矫正变换器还包括保护管组; 所述保护管组位于所述交流电源与所述第二电感以及第三电感之间,所述保护管组与所述交错控制管组、第一桥臂、第二桥臂以及电容并联。
7.根据权利要求5或6所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述保护管组包括两个串联的二极管或开关管。
8.根据权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述第一电感、第二电感以及第三电感为单个电感或者是耦合的电感。
9.根据权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于, 所述开关管为金属氧化物半导体场效应管Mosfet开关管,或绝缘栅双极晶体管IGBT开关管。
10.一种电源,其特征在于,包括如权利要求1至9任一所述的功率因数矫正变换器。
11.一种功率因数矫正变换器控制方法,应用于如权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于,包括: 闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电; 闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电; 闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电; 闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为所述第一电感、第二电感以及第三电感放电。
12.—种功率因数矫正变换器控制方法,应用于如权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于,包括: 闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电; 闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电; 闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电; 闭合第二开关管以及第四 开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电。
13.一种功率因数矫正变换器控制方法,应用于如权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于,包括: 闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第三电感放电,为第一电感以及第二电感充电; 闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感放电; 闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电; 闭合第二开关管以及第四开关管,断开第一开关管以及第三开关管,为所述第一电感、第二电感以及第三电感放电。
14.一种功率因数矫正变换器控制方法,应用于如权利要求1所述的功率因数矫正变换器,其特征在于,包括: 闭合第一开关管以及第四开关管,断开第二开关管以及第三开关管,为第一电感以及第二电感充电,同时为第三电感放电; 闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电; 闭合第二开关管以及第三开关管,断开第一开关管以及第四开关管,为第二电感放电,同时为第一电感以及第三电感充电; 闭合第一开关管以及第三开关管,断开第二开关管以及第四开关管,为第一电感、第二电感以及第三电感充电。
CN2010105163435A 2010-04-22 2010-10-22 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法 Active CN101969271B (zh)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201010155655A CN101841236A (zh) 2010-04-22 2010-04-22 一种功率因数矫正变换器及其控制方法
CN201010155655.8 2010-04-22
CN2010105163435A CN101969271B (zh) 2010-04-22 2010-10-22 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105163435A CN101969271B (zh) 2010-04-22 2010-10-22 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法
PCT/CN2010/079747 WO2011131012A1 (zh) 2010-04-22 2010-12-14 一种功率因数校正变换器和电源及其控制方法
US12/967,954 US8432138B2 (en) 2010-04-22 2010-12-14 Power factor correction converter and control method thereof
EP10196187.8A EP2381568B1 (en) 2010-04-22 2010-12-21 Power factor correction converter and control method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101969271A CN101969271A (zh) 2011-02-09
CN101969271B true CN101969271B (zh) 2013-06-12

Family

ID=42744425

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010155655A Pending CN101841236A (zh) 2010-04-22 2010-04-22 一种功率因数矫正变换器及其控制方法
CN2010105163435A Active CN101969271B (zh) 2010-04-22 2010-10-22 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201010155655A Pending CN101841236A (zh) 2010-04-22 2010-04-22 一种功率因数矫正变换器及其控制方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US8432138B2 (zh)
EP (1) EP2381568B1 (zh)
CN (2) CN101841236A (zh)
WO (1) WO2011131012A1 (zh)

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8358098B2 (en) * 2009-08-10 2013-01-22 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for power factor correction
US8698433B2 (en) 2009-08-10 2014-04-15 Emerson Climate Technologies, Inc. Controller and method for minimizing phase advance current
US8508166B2 (en) 2009-08-10 2013-08-13 Emerson Climate Technologies, Inc. Power factor correction with variable bus voltage
US8476873B2 (en) 2009-08-10 2013-07-02 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for current balancing
US8264192B2 (en) 2009-08-10 2012-09-11 Emerson Climate Technologies, Inc. Controller and method for transitioning between control angles
US8493014B2 (en) 2009-08-10 2013-07-23 Emerson Climate Technologies, Inc. Controller and method for estimating, managing, and diagnosing motor parameters
CN101841236A (zh) * 2010-04-22 2010-09-22 华为技术有限公司 一种功率因数矫正变换器及其控制方法
EP2629410B1 (en) * 2010-10-13 2018-12-19 Mitsubishi Electric Corporation Three-phase ac/dc converting apparatus and air handling unit using three-phase ac/dc converting apparatus
CN102723851B (zh) * 2011-03-29 2015-08-26 艾默生网络能源系统北美公司 一种桥臂电路
CN102751861A (zh) * 2011-04-21 2012-10-24 艾默生网络能源系统北美公司 一种无桥功率因数校正电路
CN102301574B (zh) * 2011-07-01 2014-06-04 华为技术有限公司 功率因数校正转换器以及功率因数校正转换设备
CN103095161B (zh) * 2011-10-28 2015-11-18 北京动力源科技股份有限公司 一种三相变流拓扑电路及其控制方法、装置
CN103095154B (zh) * 2011-10-28 2015-06-10 北京动力源科技股份有限公司 一种三相整流拓扑电路及其控制方法、装置
US9059633B2 (en) * 2011-12-21 2015-06-16 Monolithic Power Systems, Inc. Energy harvest system and the method thereof
CN103208855B (zh) * 2012-01-17 2016-06-29 华为技术有限公司 一种不间断电源和dc-dc变换器
CN103368371B (zh) * 2012-03-29 2015-11-25 台达电子工业股份有限公司 一种功率因数校正电路
CN102624213B (zh) * 2012-03-29 2014-12-03 台达电子工业股份有限公司 一种功率因数校正电路
US9634593B2 (en) 2012-04-26 2017-04-25 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for permanent magnet motor control
EP2883302B1 (en) 2012-08-10 2020-09-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Motor drive control using pulse-width modulation pulse skipping
JP2014054121A (ja) * 2012-09-10 2014-03-20 Sanken Electric Co Ltd スイッチング電源装置
CN102969884B (zh) * 2012-10-22 2015-10-28 苏州舜唐新能源电控设备有限公司 车载充电机功率因数效率的控制方法
US8823336B2 (en) * 2012-11-06 2014-09-02 Chicony Power Technology Co., Ltd Bridgeless power factor corrector with single choke and method of operating the same
US9899910B2 (en) * 2013-05-30 2018-02-20 Flextronics Ap, Llc Bridgeless PFC power converter with reduced EMI noise
CN103580502A (zh) * 2013-11-15 2014-02-12 华为技术有限公司 电源转换电路及控制直流-交流电路的方法
US9431896B2 (en) * 2013-12-19 2016-08-30 Texas Instruments Incorporated Apparatus and method for zero voltage switching in bridgeless totem pole power factor correction converter
CN104009658B (zh) * 2014-05-28 2017-01-11 华为技术有限公司 功率变换电路和功率变换系统
GB2528894B (en) * 2014-08-01 2017-05-10 Eisergy Ltd Power factor correction stages in power conversion
CN105471251B (zh) * 2014-09-12 2018-06-19 沃尔缇夫能源系统公司 交错图腾无桥功率因数校正电路开关管的控制方法及装置
CN105490551B (zh) * 2015-12-28 2018-07-03 华为技术有限公司 一种不间断电源的电路
CN107248814B (zh) * 2016-03-29 2019-09-13 比亚迪股份有限公司 单相交错式pfc电路和具有其的车载充电器及电动汽车
US10985645B2 (en) * 2016-08-31 2021-04-20 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Alternatingly-switched parallel circuit, integrated power module and integrated power package
US10620654B2 (en) * 2016-08-31 2020-04-14 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd Alternatingly-switched parallel circuit, integrated power module and integrated power package
CN106411162A (zh) * 2016-09-30 2017-02-15 深圳市奥耐电气技术有限公司 三相ac‑dc电源转换系统
CN106385171A (zh) * 2016-09-30 2017-02-08 深圳市奥耐电气技术有限公司 交错并联三相pfc电路
CN107204717B (zh) * 2017-06-07 2020-01-14 福州大学 一种无桥升压型cuk pfc电路
CN107508459A (zh) * 2017-09-04 2017-12-22 华东泓泽机电设备(昆山)有限公司 一种电源转换开关的控制电路
JP2019057991A (ja) * 2017-09-20 2019-04-11 トヨタ自動車株式会社 Dc−dcコンバータ
CN108400706A (zh) * 2018-04-25 2018-08-14 华南理工大学 一种高效率交错并联pfc变换器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1592063A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 台达电子工业股份有限公司 用于交错控制功率因数校正电路的均流方法及装置
CN1599188A (zh) * 2004-08-20 2005-03-23 清华大学 临界连续导电模式功率因数校正器并联交错运行方法
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
CN101594049A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 艾默生网络能源有限公司 交错并联pfc控制电路及控制方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4412277A (en) * 1982-09-03 1983-10-25 Rockwell International Corporation AC-DC Converter having an improved power factor
US6903536B2 (en) * 2003-11-12 2005-06-07 System General Corp. PFC-PWM controller having interleaved switching
US7269038B2 (en) * 2005-09-12 2007-09-11 Fairchild Semiconductor Corporation Vrms and rectified current sense full-bridge synchronous-rectification integrated with PFC
US7518895B2 (en) * 2006-06-30 2009-04-14 Fairchild Semiconductor Corporation High-efficiency power converter system
US8125205B2 (en) 2006-08-31 2012-02-28 Flextronics International Usa, Inc. Power converter employing regulators with a coupled inductor
CN201146458Y (zh) 2007-09-07 2008-11-05 马丽娟 低噪声的无桥单极隔离变换器
GB2454216A (en) 2007-10-31 2009-05-06 Eltek Valere As Surge protector for a bridgeless boost converter
TWI364641B (en) * 2008-03-11 2012-05-21 Delta Electronics Inc Bridgeless pfc system for critical conduction mode and controlling method thereof
CN101615856A (zh) 2008-06-24 2009-12-30 艾默生网络能源系统北美公司 一种直流电源模块
CN101685969B (zh) 2008-09-25 2012-10-10 艾默生网络能源系统北美公司 多路无桥pfc电路的控制方法
US8050069B2 (en) * 2009-05-29 2011-11-01 General Electric Company Method and apparatus for electrical bus centering
US8363434B2 (en) 2009-12-22 2013-01-29 Logah Technology Corp. Interleaved bridgeless power factor corrector and controlling method thereof
CN101841236A (zh) 2010-04-22 2010-09-22 华为技术有限公司 一种功率因数矫正变换器及其控制方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1592063A (zh) * 2003-08-28 2005-03-09 台达电子工业股份有限公司 用于交错控制功率因数校正电路的均流方法及装置
CN1599188A (zh) * 2004-08-20 2005-03-23 清华大学 临界连续导电模式功率因数校正器并联交错运行方法
CN101217255A (zh) * 2008-01-16 2008-07-09 艾默生网络能源有限公司 一种具有均流控制模块的pfc电路及其均流控制方法
CN101594049A (zh) * 2008-05-30 2009-12-02 艾默生网络能源有限公司 交错并联pfc控制电路及控制方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Firmansyah, E..A critical-conduction-mode bridgeless interleaved boost power factor correction.《 Telecommunications Energy Conference, 2009》.2009, *

Also Published As

Publication number Publication date
CN101969271A (zh) 2011-02-09
US8432138B2 (en) 2013-04-30
EP2381568A3 (en) 2011-12-14
CN101841236A (zh) 2010-09-22
EP2381568A2 (en) 2011-10-26
US20110260700A1 (en) 2011-10-27
WO2011131012A1 (zh) 2011-10-27
EP2381568B1 (en) 2014-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101969271B (zh) 一种功率因数矫正变换器和电源及其控制方法
CN102301574B (zh) 功率因数校正转换器以及功率因数校正转换设备
CN102035364B (zh) 无桥功率因数校正变换器及其控制方法
JP2015503895A (ja) 5段階電力変換器ならびにその制御方法および制御装置
CN101958657A (zh) 电源转换电路及设备、功率因数矫正电路交错控制方法
CN201422082Y (zh) 直流电压转换成交流电压的电路
TW201216605A (en) Circuit module for DC-AC converter adapted solar power AC units
CN102751861A (zh) 一种无桥功率因数校正电路
CN101854120B (zh) 一种高效率多功能反激变换器
US10958180B2 (en) DC-DC converter for wide input voltage
CN105226929A (zh) 一种变模态级联变换器
CN103107728A (zh) 电压电流混源型并网逆变器拓扑
CN107204717A (zh) 一种无桥升压型cuk pfc电路
CN104300810A (zh) 功率因数校正转换器与控制方法
CN102299649B (zh) 电源变换器
CN103312203A (zh) 一种高效率逆变器拓扑
CN108235509B (zh) 一种集成降压Cuk和LLC电路的单级LED驱动电路
CN103280984A (zh) 基于单级功率变换模块的级联式变流器
CN101908831B (zh) 直流电压转换成交流电压的电路
CN103475241A (zh) 自驱动的全桥同步整流电路
CN202918023U (zh) 一种电池组管理功率模块
CN207706055U (zh) 一种dc-dc变换器
CN101123400B (zh) 电源转换器及其控制方法
CN201994844U (zh) 一类带无源功率因数校正网络的电源
CN104967304B (zh) 一种基于无桥cuk隔离型三相功率因数校正变换器

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant