CN112104221B - 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法 - Google Patents

一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN112104221B
CN112104221B CN202010894403.0A CN202010894403A CN112104221B CN 112104221 B CN112104221 B CN 112104221B CN 202010894403 A CN202010894403 A CN 202010894403A CN 112104221 B CN112104221 B CN 112104221B
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
control
controller
level
voltage
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
CN202010894403.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN112104221A (zh
Inventor
韦康
杨圣别
程志杰
刘宏森
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.)
Hangzhou Zhonhen Electric Co ltd
Original Assignee
Hangzhou Zhonhen Electric 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
Application filed by Hangzhou Zhonhen Electric Co ltd filed Critical Hangzhou Zhonhen Electric Co ltd
Priority to CN202010894403.0A priority Critical patent/CN112104221B/zh
Priority to PCT/CN2020/137488 priority patent/WO2022041587A1/zh
Publication of CN112104221A publication Critical patent/CN112104221A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN112104221B publication Critical patent/CN112104221B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4225—Arrangements for improving power factor of AC input using a non-isolated boost converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/083—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the ignition at the zero crossing of the voltage or the current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS 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
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明公开了一种功率因数校正电路，涉及开关电源电力电子领域，该电路包括升压电路、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路，升压电路将从交流输电网输出的电压升压处理后得到第一交流电压；第一整流电路和第二整流电路将第一交流电压转换为脉动直流电压，以及在接收到由外部控制器根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制功率因数校正电路工作在临界模式；第一检测电路和第二检测电路分别根据脉动直流电压得到第一电平和第二电平并输出至外部控制器。该电路结构简单，稳定可靠，可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式。本发明还公开一种功率因数校正电路的控制装置和方法。

Description

一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法
技术领域
本发明涉及开关电源电力电子领域，尤其涉及一种功率因数校正电路、控制装置及方法。
背景技术
针对目前超高效的一次模块，前级往往采用图腾柱无桥PFC(Power FactorCorrection，即功率因数校正)电路对输入AC电流进行整形，使输入电流为与输入电压同相位的近似正弦波以达到输入功率接近1的可能。传统的图腾柱无桥PFC电路如图1所示，通常采用临界控制模式或者连续控制模式。连续控制模式对晶体管特征要求较高，Si-MOS的反向恢复无法可靠实现连续控制模式，只能采用GAN、SIC等第三代半导体器件，但第三代半导体器件因使用规格不大、成本高、可靠性存疑等问题无法批量使用。临界控制模式是在电感电流无限接近零时关断晶体管，电流继续流经晶体管的体二极管，利用晶休管的体二极管的反向恢复特性实现软开关，然而由于流经晶体管体二极管的反向恢复是不可控的，使得难以控制图腾柱无桥PFC电路工作在临界模式。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种功率因数校正电路，其通过第一整流电路和第二整流电路在接收到由控制器根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制功率因数校正电路工作在临界模式，稳定可靠。
本发明的目的之一采用以下技术方案实现：
一种功率因数校正电路，包括：升压电路、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；
所述升压电路，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接；
所述第一整流电路，其控制端连接至控制器，其一端作为第一节点与所述滤波电路的第一端连接，另一端作为第二节点与所述滤波电路的第二端连接；
所述第一检测电路，其第一端与所述第一整流电路的中点连接，其第二端与所述第二节点连接，其第三端连接至所述控制器；
所述第二检测电路，其第一端与所述第一整流电路的中点连接，其第二端与所述第二节点连接，其第三端连接至所述控制器；
所述第二整流电路，其控制端连接至所述控制器，其第一端与所述第一节点连接，其第二端与所述第二节点连接，其中点连接至所述交流输电网的另一端；
所述滤波电路，其第一端和第二端分别连接所述第一节点和所述第二节点；
所述升压电路将从交流输电网输出的电压进行升压处理后得到第一交流电压；所述第一整流电路和所述第二整流电路将所述第一交流电压转换为脉动直流电压，以及在接收到由所述控制器根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制所述功率因数校正电路工作在临界模式；所述第一检测电路和所述第二检测电路分别根据所述脉动直流电压得到第一电平和第二电平并输出至所述控制器；所述滤波电路用于对所述脉动直流电压进行过滤处理。
进一步地，所述升压电路包括升压电感。
进一步地，所述第一整流电路包括：
第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述控制器，所述第一漏端与所述滤波电路的第一端连接，所述第一源端连接所述升压电路的另一端；
第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述控制器，所述第二漏端连接所述升压电路的另一端，所述第二源端与所述滤波电路的第二端连接；
所述第一控制端和所述第二控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。
进一步地，所述第二整流电路包括：
第三开关管，包括第三控制端、第三源端和第三漏端，所述第三控制端连接至所述控制器，所述第三漏端连接所述第一节点，所述第三源端连接至所述交流输电网的另一端；
第四开关管，包括第四控制端、第四源端和第四漏端，所述第四控制端连接至所述控制器，所述第四漏端连接至所述交流输电网的另一端，所述第四源端连接所述第二节点；
所述第三控制端和所述第四控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第三开关管和第四开关管当从交流输电网输出的电压在正半周中时分别关断和导通，以及所述第三开关管和第四开关管当从交流输电网输出的电压在负半周中时分别关导通和关断。
进一步地，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种，所述第三开关管和所述第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。
进一步地，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；
所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的负极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压二极管的正极和负极分别连接所述第二节点和所述控制器，所述第一电平为所述第一稳压二极管的负极相对于所述第二节点的电平。
进一步地，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；
所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述第二节点，所述第二电平为所述第二稳压二极管的正极相对于所述第二节点的电平。
进一步地，所述滤波电路包括母线电容，所述母线电容的正极和负极分别连接所述第一节点和所述第二节点。
本发明的目的之二在于提供一种功率因数校正电路的控制装置，通过控制器将接收到的所述第一电平或所述第二电平与预设电平阈值进行比较，生成控制信号并输出至所述第一整流电路和所述第二整流电路以使功率因数校正电路工作在临界模式，稳定可靠。
本发明的目的之二采用以下技术方案实现：
一种功率因数校正电路的控制装置，包括交流输电网、控制器以及本发明的目的之一的功率因数校正电路，其中，所述控制器分别连接所述第一整流电路、所述第二整流电路、所述第一检测电路和所述第二检测电路，用于输出对所述第一整流电路和所述第二整流电路的开关控制信号以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断，以及在接收到所述第一电平或所述第二电平时输出开关控制信号以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断使所述功率因数校正电路工作在临界模式。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过控制器根据第一检测电路输出的第一电平或第二检测电路输出的第二电平产生控制信号，第一整流电路和第二整流电路在接收控制信号时可以有效控制功率因数校正电路工作在临界模式，电路简单，稳定可靠。
附图说明
图1为一种图腾柱无桥PFC电路；
图2为本发明实施例二的功率因数校正电路的电路原理图；
图3为本发明实施例三的功率因数校正电路的控制装置的结构示意图。
图中：10、功率因数校正电路；100、升压电路；110、第一整流电路；120、第一检测电路；130、第二检测电路；140、第二整流电路；150、控制器；160、滤波电路；AC、交流输电网；1、第一节点；2、第二节点。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明进行更为详细的描述，需要说明的是，以下参照附图对本发明进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个实施例中的限流电阻、放电电阻和负载电阻均为电阻网络，可以是一个电阻元件，也可以是由若干个阻值不同和/或相同的电阻元件串联和/或并联的电路，升压电感为电感网络，可以是一个电感元件，也可以是由若干个阻值不同和/或相同的电感元件串联和/或并联的电路，储能电容为电容网络，可以是一个电容元件，也可以是由若干个阻值不同和/或相同的电容元件串联和/或并联的电路。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
实施例一
实施例一提供了一种功率因数校正电路10，可以有效地控制功率因数校正电路10工作在临界模式，稳定可靠，功率因数校正电路10包括升压电路100、第一整流电路110、第一检测电路120、第二检测电路130、第二整流电路140和滤波电路160。
升压电路100的一端连接至交流输电网AC的一端，另一端与第一整流电路110的中点连接。第一整流电路110的控制端连接至控制器150，其一端作为第一节点1与滤波电路160的第一端连接，另一端作为第二节点2与滤波电路160的第二端连接。第一检测电路120的第一端与第一整流电路110的中点连接，其第二端与第二节点2连接，其第三端连接至控制器150。第二检测电路130的第一端与第一整流电路110的中点连接，其第二端与第二节点2连接，其第三端连接至控制器150。第二整流电路140的控制端连接至控制器150，其第一端与第一节点1连接，其第二端与第二节点2连接，其中点连接至交流输电网AC的另一端。滤波电路160的第一端和第二端分别连接第一节点1和第二节点2。
升压电路100将从交流输电网AC输出的电压进行升压处理后得到第一交流电压。第一整流电路110和第二整流电路140将第一交流电压转换为脉动直流电压，以及在接收到由控制器150根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制功率因数校正电路10工作在临界模式。第一检测电路120和第二检测电路130分别根据脉动直流电压生成第一电平和第二电平并输出至控制器150。滤波电路160用于对脉动直流电压进行过滤处理。
通过第一整流电路110和第二整流电路140在接收到由控制器150根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制功率因数校正电路10工作在临界模式，稳定可靠。
实施例二
实施例二是在实施例一基础的改进，请参照图2所示。通过第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4导通或关断可以消除第一开关管Q1和第二开关管Q2的体二极管反向恢复的不可控性，进而可以控制功率因数校正电路10工作在临界模式，可以减小反向恢复引起的损耗，稳定可靠。
升压电路100为升压电感L1。第一整流电路110包括第一开关管Q1和第二开关管Q2。第一开关管Q1包括第一控制端、第一源端和第一漏端，第一控制端连接至控制器150，第一漏端与滤波电路160的第一端连接，第一源端连接升压电路100的另一端。第二开关管Q2包括第二控制端、第二源端和第二漏端，第二控制端连接至控制器150，第二漏端连接升压电路100的另一端，第二源端与滤波电路160的第二端连接。
第一控制端和第二控制端用于接收控制器150的控制信号，在控制信号控制下第一开关管Q1和第二开关管Q2交替导通，以控制功率因数校正电路10工作在临界模式，在临界模式中，第一开关管Q1或第二开关管Q2的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。
第二整流电路140包括第三开关管Q3和第四开关管Q4。第三开关管Q3包括第三控制端、第三源端和第三漏端，第三控制端连接至控制器150，第三漏端连接第一节点1，第三源端连接至交流输电网AC的另一端。第四开关管Q4包括第四控制端、第四源端和第四漏端，第四控制端连接至控制器150，第四漏端连接至交流输电网AC的另一端，第四源端连接第二节点2。
第三控制端和第四控制端用于接收控制器150的控制信号，在控制信号控制下第三开关管Q3和第四开关管Q4当从交流输电网AC输出的电压在正半周中时分别关断和导通，以及第三开关管Q3和第四开关管Q4当从交流输电网AC输出的电压在负半周中时分别关导通和关断。
在一些实施例中，第一开关管和第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT等半导体开关器件中的任意一种，第三开关管和第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT等半导体开关器件中的任意一种。优选地，第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4均采用Si_MOS管，即采用硅基的超级节MOS，可以有效降低电路成本。
第一检测电路120包括第一限流电阻R1、第一储能电容C1、第一稳压二极管Z1和第一放电电阻R2。第一限流电阻R1和第一储能电容C1串联在第一整流电路110的中点和第一稳压二极管Z1的负极之间，第一稳压二极管Z1和第一放电电阻R2并联，且第一稳压二极管Z1的正极和负极分别连接第二节点2和控制器150，第一电平为第一稳压二极管Z1的负极相对于第二节点2的电平。
第二检测电路130包括第二限流电阻R3、第二储能电容C2、第二稳压二极管Z2和第二放电电阻R4。第二限流电阻R3和第二储能电容C2串联在第一整流电路110的中点和第二稳压二极管Z2的正极之间，第二稳压二极管Z2和第二放电电阻R4并联，且第二稳压二极管Z2的正极和负极分别连接至控制器150和第二节点2，第二电平为第二稳压二极管Z2的正极相对于第二节点2的电平。
滤波电路160包括母线电容C3，母线电容C3的正极和负极分别连接第一节点1和第二节点2。
功率因数校正电路还包括负载电路，本实施例中负载电路包括负载电阻R5，负载电阻R5与滤波电路160并联。需要注意的是，负载电路不限于上述类型。
当从交流输电网AC输出的电压从负半周变为正半周时，第三开关管Q3和第四开关管Q4在控制信号控制下分别关断和导通，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下分别关断和导通，升压电感L1中的电流从零开始线性上升，第二电平为零。
当第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下均关断，受开关管结电容和电感电流不能突变影响，第一整流电路110的中点的电压快速上升，当第一整流电路110的中点的电压上升至母线电容C3电压时，第一开关管Q1的体二极管导通，同时向第二储能电容C2充电，第二电平为第二稳压二极管Z2的正向导通压降。
当第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下分别导通和关断，升压电感L1中的电流线性下降，第二储能电容C2处于充电状态，第二电平为零。
当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下均关断，即将第一开关管Q1和第二开关管Q2在升压电感L1中的电流未下降到零时提前关断，此时第一开关管Q1的体二极管反向恢复，因为升压电感L1中的电流不能突变，升压电感L1中的电流反向同时给第二开关管Q2的结电容放电、第一开关管Q1的结电容充电，第二储能电容C2放电，第二电平为负电平。
控制器150将第二电平与预设的第二电平阈值进行比较，本实施例中第二电平阈值为零，当第二电平小于第二电平阈值时，即第二电平为负电平时生成控制信号，第一开关管Q1和第二开关管Q2在该控制信号下分别关断和导通，第一开关管Q1的体二极管由反向恢复状态变为截止状态，升压电感L1中的电流恢复为从交流输电网AC流向第一整流电路110的中点并线性上升，第二电平为零。
此后，在交流输电网AC的交流输入正半周中，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下循环工作在以下工作周期中：当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断；当第二电平小于第二电平阈值即第二电平为负电平时，第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通；当第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断；当第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。
通过上述第一开关管Q1和第二开关管Q2的交替导通或关断，可以在交流输电网AC的交流输入正半周中，有效地控制升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输入波形的包络相位相吻合，同时第一开关管Q1的体二极管反向恢复可控，可以降低第一开关管Q1的反向损耗，控制功率因数校正电路10工作在临界模式。
同样地，在交流输电网AC的交流输入负半周中，第三开关管Q3和第四开关管Q4在控制信号控制下分别导通和关断，第一开关管Q1和第二开关管Q2在控制信号控制下循环工作在以下工作周期中：当第二开关管导通的时间达到预设的第三导通时间时，第一开关管Q1和第二开关管Q2均关断；当第一电平大于第一电平阈值(本实施例中第一电平阈值为零)即第一电平为正电平时，第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断；当第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时，第一开关管Q1和开关管均关断；当第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时，第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通。在交流输电网AC的交流输入负半周中使得升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输入波形的包络相位相吻合，第二开关管Q2的体二极管反向恢复可控，可以降低第二开关管Q1的反向损耗，控制功率因数校正电路10工作在临界模式。
实施例三
实施例三提供了一种功率因数校正电路10的控制装置，请参照图3所示，包括交流输电网AC、控制器150以及实施例二的功率因数校正电路10，控制器150分别连接第一整流电路110、第二整流电路140、第一检测电路120和第二检测电路130，用于在接收到第一电平或第二电平时，将第一电平或第二电平与预设电平阈值进行比较生成控制信号并输出至第一整流电路110和第二整流电路140，以控制功率因数校正电路10工作在临界模式，使整个环路运行在临界模式下，稳定可靠。
优选地，控制器150分别连接第一稳压二极管Z1的负极、第二稳压二极管Z2的正极以及第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4的栅极。
控制器150包括四个控制端(c_1、c_2、c_3和c_4)和两个接收端(r_1和r_2)。开关控制信号通过控制端c_1输出至第一开关管Q1，开关控制信号通过控制端c_2输出至第二开关管Q2，开关控制信号通过控制端c_3输出至第三开关管Q3，开关控制信号通过控制端c_4输出至第四开关管Q4。第一检测电路120输出的第一电平由接收端r_1接收，第二检测电路130输出的第二电平由接收端r_2接收。
控制器150输出的开关控制信号包括第一控制信号、第二控制信号、第三控制信号、第四控制信号和第五控制信号。第一控制信号和第五控制信号均通过控制端c_3输出至第三开关管Q3，并且均通过控制端c_4输出至第四开关管Q4。第二控制信号、第三控制信号和第四控制信号均通过控制端c_1输出至第一开关管Q1，并且均通过控制端c_2输出至第二开关管Q2。
第一控制信号为：第三开关管Q3关断，第四开关管Q4导通。
第二控制信号为：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2关断。
第三控制信号为：第一开关管Q1关断，第二开关管Q2导通。
第四控制信号为：第一开关管Q1导通，第二开关管Q2关断。
第五控制信号为：第三开关管Q3导通，第四开关管Q4关断。
在交流输电网AC的交流输入正半周中，控制器150输出第一控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4。控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间或者第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。控制器150在第二电平小于预设的第二电平阈值时，输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。控制器150在第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。
在交流输电网AC的交流输入负半周中，控制器150输出第五控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4。控制器150在升第二开关管Q2导通的时间达到预设的第三导通时间或者第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。控制器150在第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时，输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。控制器150在第一电平大于预设的第一电平阈值时输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2。
通过第一开关管Q1、第二开关管Q2、第三开关管Q3和第四开关管Q4交替地导通或关断可以控制升压电感L1的电流波形的包络相位与交流输电网AC的输入波形的包络相位相吻合，同时使第一开关管Q1和第二开关管Q2的体二极管反向恢复可控，进而控制功率因数校正电路10工作在临界模式。
实施例四
根据实施例三的电路结构和工作原理，可以得到一种功率因数校正电路10的控制方法，能够有效控制功率因数校正电路10工作在临界模式，该控制方法包括以下步骤：
在交流输电网AC的交流输入正半周中，控制器150输出第一控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3和第四开关管Q4响应第一控制信号分别关断和导通；
控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第一导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均关断；
控制器150在接收到的第二电平小于预设的第二电平阈值时，输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第三控制信号分别关断和导通；
控制器150在第二开关管Q2导通的时间达到预设的第二导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均关断；
控制器150在第二开关管Q2关断的时间达到预设的第一关断时间时，输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第四控制信号分别导通和关断；
在交流输电网AC的交流输入负半周中，控制器150输出第五控制信号至第三开关管Q3和第四开关管Q4，第三开关管Q3和第四开关管Q4响应第一控制信号分别导通和关断；
控制器150在第二开关管Q2导通的时间达到预设的第三导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均关断；
控制器150在接收到的第一电平大于预设的第一电平阈值时，输出第四控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第四控制信号分别导通和关断；
控制器150在第一开关管Q1导通的时间达到预设的第四导通时间时，输出第二控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第二控制信号均关断；
控制器150在第一开关管Q1关断的时间达到预设的第二关断时间时输出第三控制信号至第一开关管Q1和第二开关管Q2，第一开关管Q1和第二开关管Q2响应第三控制信号分别关断和导通。
值得注意的是，上述实施例中，所包括的各个模块和单元只是按照功能逻辑进行划分的，但并不局限于上述的划分，只要能够实现相应的功能即可；另外，各功能模块和单元的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本发明的保护范围。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种功率因数校正电路，其特征在于，包括：升压电路、第一整流电路、第一检测电路、第二检测电路、第二整流电路和滤波电路；
所述升压电路，其一端连接至交流输电网的一端，另一端与所述第一整流电路的中点连接；
所述第一整流电路，其控制端连接至控制器，其一端作为第一节点与所述滤波电路的第一端连接，另一端作为第二节点与所述滤波电路的第二端连接；
所述第一检测电路，其第一端与所述第一整流电路的中点连接，其第二端与所述第二节点连接，其第三端连接至所述控制器，其中，所述第一检测电路工作在交流输入的负半周，包括：第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；
所述第二检测电路，其第一端与所述第一整流电路的中点连接，其第二端与所述第二节点连接，其第三端连接至所述控制器，其中，所述第二检测电路工作在交流输入的正半周，包括：第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；
所述第二整流电路，其控制端连接至所述控制器，其第一端与所述第一节点连接，其第二端与所述第二节点连接，其中点连接至所述交流输电网的另一端；
所述滤波电路，其第一端和第二端分别连接所述第一节点和所述第二节点；
所述升压电路将从交流输电网输出的电压进行升压处理后得到第一交流电压；所述第一整流电路和所述第二整流电路将所述第一交流电压转换为脉动直流电压，以及在接收到由所述控制器根据第一电平或第二电平生成的控制信号时控制所述功率因数校正电路工作在临界模式；所述第一检测电路和所述第二检测电路分别根据所述脉动直流电压得到第一电平和第二电平并输出至所述控制器；所述滤波电路用于对所述脉动直流电压进行过滤处理。
2.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述升压电路包括升压电感。
3.如权利要求1或2所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一整流电路包括：
第一开关管，包括第一控制端、第一源端和第一漏端，所述第一控制端连接至所述控制器，所述第一漏端与所述滤波电路的第一端连接，所述第一源端连接所述升压电路的另一端；
第二开关管，包括第二控制端、第二源端和第二漏端，所述第二控制端连接至所述控制器，所述第二漏端连接所述升压电路的另一端，所述第二源端与所述滤波电路的第二端连接；
所述第一控制端和所述第二控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第一开关管和第二开关管交替导通，以控制所述功率因数校正电路工作在临界模式，在所述临界模式中，所述第一开关管或所述第二开关管的体二极管由反向恢复状态变为截止状态。
4.如权利要求3所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二整流电路包括：
第三开关管，包括第三控制端、第三源端和第三漏端，所述第三控制端连接至所述控制器，所述第三漏端连接所述第一节点，所述第三源端连接至所述交流输电网的另一端；
第四开关管，包括第四控制端、第四源端和第四漏端，所述第四控制端连接至所述控制器，所述第四漏端连接至所述交流输电网的另一端，所述第四源端连接所述第二节点；
所述第三控制端和所述第四控制端用于接收控制器的控制信号，在控制信号控制下所述第三开关管和第四开关管当从交流输电网输出的电压在正半周中时分别关断和导通，以及所述第三开关管和第四开关管当从交流输电网输出的电压在负半周中时分别关导通和关断。
5.如权利要求4所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一开关管和所述第二开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种，所述第三开关管和所述第四开关管分别为Si_MOS、SIC_MOS、GAN_MOS和IGBT中的任意一种。
6.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第一检测电路包括第一限流电阻、第一储能电容、第一稳压二极管和第一放电电阻；
所述第一限流电阻和第一储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第一稳压二极管的负极之间，所述第一稳压二极管和所述第一放电电阻并联，且所述第一稳压二极管的正极和负极分别连接所述第二节点和所述控制器，所述第一电平为所述第一稳压二极管的负极相对于所述第二节点的电平。
7.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述第二检测电路包括第二限流电阻、第二储能电容、第二稳压二极管和第二放电电阻；
所述第二限流电阻和第二储能电容串联在所述第一整流电路的中点和所述第二稳压二极管的正极之间，所述第二稳压二极管和所述第二放电电阻并联，且所述第二稳压二极管的正极和负极分别连接至所述控制器和所述第二节点，所述第二电平为所述第二稳压二极管的正极相对于所述第二节点的电平。
8.如权利要求1所述的功率因数校正电路，其特征在于，所述滤波电路包括母线电容，所述母线电容的正极和负极分别连接所述第一节点和所述第二节点。
9.一种功率因数校正电路的控制装置，其特征在于，包括交流输电网、控制器以及如权利要求1至8任一项所述的功率因数校正电路，其中，所述控制器分别连接所述第一整流电路、所述第二整流电路、所述第一检测电路和所述第二检测电路，用于输出对所述第一整流电路和所述第二整流电路的开关控制信号以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断，以及在接收到所述第一电平或所述第二电平时输出开关控制信号以控制所述第一整流电路和所述第二整流电路导通或关断使所述功率因数校正电路工作在临界模式。
CN202010894403.0A 2020-08-31 2020-08-31 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法 Active CN112104221B (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010894403.0A CN112104221B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法
PCT/CN2020/137488 WO2022041587A1 (zh) 2020-08-31 2020-12-18 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010894403.0A CN112104221B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN112104221A CN112104221A (zh) 2020-12-18
CN112104221B true CN112104221B (zh) 2021-11-05

Family

ID=73758359

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010894403.0A Active CN112104221B (zh) 2020-08-31 2020-08-31 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法

Country Status (2)

Country Link
CN (1) CN112104221B (zh)
WO (1) WO2022041587A1 (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102185504A (zh) * 2011-05-17 2011-09-14 成都芯源系统有限公司 电源电路及控制电源电路的方法
JP6962259B2 (ja) * 2018-04-11 2021-11-05 Tdk株式会社 スイッチング電源装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN112104221A (zh) 2020-12-18
WO2022041587A1 (zh) 2022-03-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20220368227A1 (en) Boost power conversion circuit, method, inverter, apparatus, and system
EP2882083A1 (en) Bridgeless power factor correction circuit
CN104935199A (zh) 逆变装置
CN213754305U (zh) 一种开关管驱动电路、关断器及光伏发电系统
EP2950438A1 (en) Five level inverter
US11695335B2 (en) Hybrid boost converters
CN212572416U (zh) I型三电平变换器和不间断电源模块
CN100490283C (zh) 非隔离开关直流-直流电源模块、电源装置和通信装置
CN112104221B (zh) 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法
US20230253877A1 (en) Power factor correction and dc-dc multiplexing converter and uninterruptible power supply including the same
CN115065222B (zh) 应用全桥同步整流启动防倒灌电路及电子设备
CN217931786U (zh) 一种相位补偿采样电路
CN110572026A (zh) 一种钳位型三电平升压功率变换电路
CN112104222B (zh) 一种功率因数校正电路及其控制装置和控制方法
CN111405708A (zh) 泄放控制系统、可控硅调光相角检测电路及方法
US7688044B2 (en) Device for transforming and stabilizing a primary AC voltage for supplying an electric load
CN215528878U (zh) 一种开关电源装置
CN214480275U (zh) 适用于小功率应用的小体积buck变换器电路
CN213846554U (zh) 整流稳压电路和供电设备
CN212969038U (zh) 过压保护电路及电子设备
EP2953251B1 (en) Power conversion device
CN110676908A (zh) 智能供电电路、dsp处理方法及系统
CN114915197A (zh) 单级升压型逆变电路及其控制模块
CN220173111U (zh) 一种基于同步二极管的整流电路
CN111130376A (zh) 三相脉宽调制整流电路及其预充电方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract
EE01 Entry into force of recordation of patent licensing contract

Application publication date: 20201218

Assignee: Hangzhou Fuyang Zhongheng Electric Co.,Ltd.

Assignor: HANGZHOU ZHONHEN ELECTRIC Co.,Ltd.

Contract record no.: X2021330000442

Denomination of invention: The invention relates to a power factor correction circuit, a control device and a control method thereof

License type: Common License

Record date: 20211018

GR01 Patent grant
GR01 Patent grant