CN114123758A - Ac-dc变换器及ac-dc变换器的控制方法 - Google Patents

Ac-dc变换器及ac-dc变换器的控制方法 Download PDF

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Abstract

本申请提供一种AC‑DC变换器及AC‑DC变换器的控制方法，其中AC‑DC变换器包括图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC‑DC变换电路和数字控制系统，其中图腾柱无桥功率因数校正电路与正激DC‑DC变换电路连接，并且图腾柱无桥功率因数校正电路和正激DC‑DC变换电路分别由数字控制系统中的第一控制子系统和第二控制子系统控制。其中，图腾柱无桥功率因数校正电路是一种无桥功率因数校正电路，通过控制其中开关管的开通关断，在进行功率因数校正的同时，可以起到类似同步整流的作用，因此，不再需要单独的整流电路，如此减少了电路中的器件，降低了电路复杂度。

Description

AC-DC变换器及AC-DC变换器的控制方法
技术领域
本申请涉及电力电子变换器技术领域，尤其涉及一种AC-DC变换器及AC-DC变换器的控制方法。
背景技术
现有的AC-DC变换器通常由单相桥式不可控整流器、Boost电路和DC-DC降压转换电路组成，器件较多，电路较为复杂。
发明内容
为了解决现有的AC-DC变换器电路较为复杂的技术问题，本申请提供了一种AC-DC变换器及AC-DC变换器的控制方法。
第一方面，本申请提供了一种AC-DC变换器，包括：图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC-DC变换电路和数字控制系统；
所述图腾柱无桥功率因数校正电路与所述正激DC-DC变换电路连接；
所述数字控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压、输入电流和输出电压控制所述图腾柱无桥功率因数校正电路；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和输出电压控制所述正激DC-DC变换电路。
作为一种可能的实现方式，所述图腾柱无桥功率因数校正电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和图腾柱无桥拓扑；
所述图腾柱无桥拓扑包括并联连接于第一连接点和第二连接点的第一桥臂和第二桥臂，所述第一连接点和所述第二连接点分别与所述第一输入端和所述第二输入端连接；
所述第二桥臂包括同相串联的开关管S1和S2，所述第一连接点设置开关管S1和S2之间；
所述第一桥臂包括同相串联的二极管D1和D2，所述第二连接点设置在所述二极管D1和D2之间；
所述第一输入端和所述第二输入端分别与交流电源的两端连接；
所述第一输出端和所述第二输出端与所述正激DC-DC变换电路连接；
所述开关管S1的控制端和所述开关管S2的控制端分别与所述第一控制子系统连接，接收所述第一控制子系统输出的控制信号。
作为一种可能的实现方式，所述图腾柱无桥功率因数校正电路还包括：采样电阻RS1、采样电阻r1与r2、电感L1、电容C1、采样电阻r3与r4；
所述采样电阻RS1串联在所述第一连接点和所述第一输入端之间；
所述电感L1串联在所述第二连接点和所述第二输入端之间；
所述采样电阻r1和r2串联，并设置在所述第一输入端和所述第二输入端之间；
所述滤波电容C1的两端分别与所述第一输出端和第二输出端连接；
所述采样电阻r3和r4串联后与所述滤波电容C1并联。
作为一种可能的实现方式，所述第一控制子系统包括：第一电流采样模块、电压过零检测模块、第一电压采样模块和第一控制模块；
所述第一电流采样模块、电压过零检测模块和第一电压采样模块分别与所述第一控制模块的输入端连接；
所述第一控制模块包括第三输出端和第四输出端，所述第三输出端与所述开关管S1的控制端连接，所述第四输出端与所述开关管S2的控制端连接；
所述第一电流采样模块与所述图腾柱无桥功率因数校正电路的所述第一输入端和所述采样电阻RS1之间的第三连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流，并将所述输入电流输入所述第一控制模块；
所述电压过零检测模块与所述采样电阻r1和r2之间的第四连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，判断所述输入电压的电压极性，并将所述电压极性输入所述第一控制模块；
所述第一电压采样模块与所述采样电阻r3和r4之间的第五连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，并将所述输入电压输入所述第一控制模块；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流、输入电压的极性和输出电压生成第一控制信号和第二控制信号，通过所述第一输出端将所述第一控制信号发送至所述开关管S1，通过所述第二输出端将所述第二控制信号发送至所述开关管S2。
作为一种可能的实现方式，所述正激DC-DC变换电路包括：第三输入端、第四输入端、第五输出端、第六输出端、隔离变压器和开关管S3，所述隔离变压器包括一次侧绕组N1和二次侧绕组N2；
所述第三输入端和第四输入端分别与所述图腾柱无桥功率因数校正电路的所述第一输出端和所述第二输出端连接；
所述第五输出端和所述第六输出端与负载连接；
所述一次侧绕组N1的同名端与所述第三输入端连接，异名端与所述开关管S3的一端连接，所述开关管S3的另一端与所述第四输入端连接；
所述开关管S3的控制端与所述第二控制子系统连接，接收所述第二控制子系统输出的控制信号。
作为一种可能的实现方式，所述正激DC-DC变换电路还包括：去磁绕组N3、二极管D3、采样电阻RS2、整流二极管D4与D5、电感L2、电容C2、采样电阻r5与r6；
所述去磁绕组N3的一端与所述第三输入端连接，另一端与所述二极管D3的阴极连接；
所述二极管D3的阳极与所述正激DC-DC变换电路的第四输入端连接；所述采样电阻RS2串联在所述开关管S3的另一端与所述第四输入端之间；
所述二次侧绕组N2的同名端与所述整流二极管D4的阳极连接，异名端与所述正激DC-DC变换电路的第四输出端连接；
所述整流二极管D5的阴极与所述整流二极管D4的阴极连接，阳极与所述第四输出端连接；
所述电感L2的一端与所述整流二极管D4的阴极连接，另一端与所述第三输出端连接；
所述电容C2的两端分别与所述第三输出端和所述第四输出端连接；
所述采样电阻r5和r6串联后与所述电容C2并联。
作为一种可能的实现方式，所述第二控制子系统包括：
第二电流采样模块、第二电压采样模块和第二控制模块；
所述第二电流采样模块和所述第二电压采样模块分别与所述第二控制模块的输入端连接；
所述第二控制模块包括第七输出端，所述第七输出端与所述开关管S3的控制端连接；
所述第二电流采样模块与所述开关管S3和所述采样电阻RS2之间的第六连接点连接，采集所述正激DC-DC变换电路的输入电流，并将所述输入电流输入所述第二控制模块；
所述第二电压采样模块与所述采样电阻r5和r6之间的第七连接点连接，采集所述正激DC-DC变换电路的输出电压，并将所述输出电压输入所述第二控制模块；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和输出电压生成第三控制信号，通过所述第七输出端将所述第三控制信号发送至所述开关管S3。
第二方面，本申请实施例还提供了一种应用于第一方面任一所述AC-DC变换器的控制方法，包括：
所述第一控制子系统根据预设的第一期望电压和所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压，得到调节电压，所述第一期望电压为所述图腾柱无桥功率因数校正电路输出电压的期望值；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压的极性和所述初始占空比确定所述图腾柱无桥功率因数校正电路的开关管S1导通时间的占空比；
所述第一控制子系统将所述占空比与三角载波进行比较，得到用于控制所述开关管S1的第一控制信号；
所述第一控制子系统将与所述第一控制信号互补的信号作为用于控制所述图腾柱无桥功率因数校正电路的开关管S2的第二控制信号。
作为一种可能的实现方式，所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比，包括：
所述第一控制子系统将所述输入电流取绝对值之后与所述图腾柱无桥功率因数校正电路中采样电阻RS1的阻值相乘得到第一值；
将所述第一值除以所述调节电压得到的值作为初始占空比。
第三方面，本申请实施例还提供了一种应用于第一方面任一所述AC-DC变换器的控制方法，包括：
所述第二控制子系统根据预设的第二期望电压和所述正激DC-DC变换电路的输出电压得到调节电压，所述第二期望电压为所述正激DC-DC变换电路输出电压的期望值；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比；
所述第二控制子系统将所述初始占空比与三角载波进行比较，得到用于控制所述正激DC-DC变换电路的开关管S3的第三控制信号。
作为一种可能的实现方式，所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比，包括：
所述第二控制子系统将所述输入电流与所述正激DC-DC变换电路中采样电阻RS2的阻值相乘后得到第二值；
将所述第二值除以所述调节电压得到的值作为初始占空比。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申请实施例提供的一种AC-DC变换器，包括图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC-DC变换电路和数字控制系统，其中图腾柱无桥功率因数校正电路与正激DC-DC变换电路连接，并且图腾柱无桥功率因数校正电路和正激DC-DC变换电路分别由数字控制系统中的第一控制子系统和第二控制子系统控制。其中，图腾柱无桥功率因数校正电路是一种无桥功率因数校正电路，通过控制其中开关管的开通关断，在进行功率因数校正的同时，可以起到类似同步整流的作用，因此，不再需要单独的整流电路，如此减少了电路中的器件，降低了电路复杂度。
进一步的，通过数字控制系统采用数字实现的单周期控制技术对图腾柱无桥功率因数校正电路和正激DC-DC变换电路进行控制，在保证模拟单周期控制技术优点的同时，克服了模拟单周期控制技术参数固定、控制参数适应范围小的问题。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
图1是根据一示例性实施例示出的一种AC-DC变换器的示意图。
图2是根据一示例性实施例示出的一种图腾柱无桥功率因数校正电路的示意图。
图3是根据另一示例性实施例示出的一种图腾柱无桥功率因数校正电路的示意图。
图4是根据另一示例性实施例示出的一种第一控制子系统的示意图。
图5是根据一示例性实施例示出的一种AC-DC变换器的控制方法的控制原理图。
图6是根据一示例性实施例示出的一种正激DC-DC变换电路的示意图。
图7是根据另一示例性实施例示出的一种正激DC-DC变换电路的示意图。
图8是根据一示例性实施例示出的一种第二控制子系统的示意图。
图9是根据另一示例性实施例示出的一种AC-DC变换器的控制方法的控制原理图。
图10是根据一示例性实施例示出的一种AC-DC变换器的电路图。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
参见图1，为本申请实施例提供的一种AC-DC变换器的示意图，如图1所示，该AC-DC变换器可以包括：
图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC-DC变换电路和数字控制系统(例如DSP)。
其中，图腾柱无桥功率因数校正电路与正激DC-DC变换电路连接。
在本申请实施例中，数字控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统。
第一控制子系统根据图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压、输入电流和输出电压控制所述图腾柱无桥功率因数校正电路。
第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和输出电压控制所述正激DC-DC变换电路。
本申请实施例提供的一种AC-DC变换器，包括图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC-DC变换电路和数字控制系统，其中图腾柱无桥功率因数校正电路与正激DC-DC变换电路连接，并且图腾柱无桥功率因数校正电路和正激DC-DC变换电路分别由数字控制系统中的第一控制子系统和第二控制子系统控制。其中，图腾柱无桥功率因数校正电路是一种无桥功率因数校正电路，通过控制其中开关管的开通关断，在进行功率因数校正的同时，可以起到类似同步整流的作用，因此，不再需要单独的整流电路，如此减少了电路中的器件，降低了电路复杂度。
在本申请的另一个实施例中，如图2所示，在图1所示的AC-DC变换器的基础上，图腾柱无桥功率因数校正电路可以包括：
第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和图腾柱无桥拓扑。
其中，第一输入端和第二输入端用于与交流电源连接，具体的，第一输入端与交流电源的一端连接，第二输入端与交流电源的另一端连接。
第一输出端和第二输出端则与正激DC-DC变换电路连接。
在本申请实施例中，图腾柱无桥拓扑包括并联连接于第一连接点和第二连接点的第一桥臂和第二桥臂，所述第一连接点和所述第二连接点分别与所述第一输入端和所述第二输入端连接。
进一步的，第二桥臂包括同相串联的开关管S1和S2，并且第一连接点设置开关管S1和S2之间。
作为一个实施例，第一桥臂包括同相串联的二极管D1和D2，并且第二连接点设置在二极管D1和D2之间。
在本申请实施例中，开关管S1的控制端和开关管S2的控制端分别与第一控制子系统连接，接收第一控制子系统根据图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压、输入电流和输出电压生成的控制信号。从而实现对图腾柱无桥功率因数校正电路的控制。
进一步的，在本申请的另一实施例中，如图3所示，在图2所示的AC-DC变换器的基础上，图腾柱无桥功率因数校正电路还可以包括：
采样电阻RS1、采样电阻r1与r2、电感L1、电容C1、采样电阻r3与r4。
其中，采样电阻RS1串联在第一连接点和第一输入端之间，用于采样图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流i1。
电感L1串联在第二连接点和第二输入端之间，能够起续流作用。
采样电阻r1和r2串联后设置在第一输入端和第二输入端之间，用于对图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压ug进行采样。
滤波电容C1的两端分别与第一输出端和第二输出端连接，起到滤波的作用。
采样电阻r3和r4串联后与滤波电容C1并联，用于对图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压u1进行采样。
本申请实施例提供的AC-DC变换器，可以由图腾柱无桥功率因数校正电路实现对其自身输入电压、输入电流和输出电压的采样，无需外接其他采样设备，节约了成本。
进一步的，在图3所示的AC-DC变换器的基础上，如图4所示，第一控制子系统可以包括：第一电流采样模块、电压过零检测模块、第一电压采样模块和第一控制模块(也即图中的PFC控制模块)。
其中，第一电流采样模块、电压过零检测模块和第一电压采样模块分别与所述第一控制模块的输入端连接。
第一控制模块包括第三输出端和第四输出端，第三输出端与开关管S1的控制端连接，第四输出端与开关管S2的控制端连接。
第一电流采样模块与图腾柱无桥功率因数校正电路的第一输入端和采样电阻RS1之间的第三连接点连接，采集图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流，并将输入电流输入第一控制模块。
电压过零检测模块与采样电阻r1和r2之间的第四连接点连接，采集图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，判断输入电压的电压极性，并将电压极性输入所述第一控制模块。
第一电压采样模块与采样电阻r3和r4之间的第五连接点连接，采集图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，并将输入电压输入第一控制模块。
第一控制模块则根据第一电流采样模块采集的输入电压、电压过零检测模块输出的电压极性以及第一电压采样模块采集的输出电压生成分别用于控制开关管S1和S2的第一控制信号和第二控制信号，并通过第三输出端将第一控制信号发送至开关管S1以控制开关管S1的导通/关断，通过第四输出端将第二控制信号发送至开关管S2以控制开关管S2的导通/关断。
进一步的，参见图5为本申请实施例提供的一种应用于上述任一实施例所述的AC-DC变换器的控制方法的控制原理图。该方法可以应用于第一控制器。
图中uref1为图腾柱无桥功率因数校正电路输出电压的期望值(也称第一期望电压)，u1为采样得到的图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压的实际值，将uref1和u1同时输入到电压控制器(例如PI控制器)，通过电压控制器中预置的算法对uref1和u1进行计算，从而输出调节电压um1，采样得到的图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流i1通过取绝对值后与采样电阻RS1相乘，并与调节电压um1作除，输出初始占空比d1，由通过电压过零检测模块得到的图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压ug的极性来决定开关管S1的导通时间的占空比D，通过比较器将占空比D与预置的三角载波进行比较，输出比较结果，将比较结果作为S1的第一控制信号，S2的第二控制信号为与S1的第一控制信号互补的信号，通过第一控制信号和第二控制信号控制开关管S1和S2的开通关断，从而使图腾柱无桥功率因数校正电路起到类似同步整流的作用，并起到功率因数校正(PFC)的作用。
在本申请实施例中，在通过电压过零检测模块得到的图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压ug大于0时，也即ug处于正半周期，则将初始占空比d1作为开关管S1导通时间的占空比D。在通过电压过零检测模块得到的图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压ug小于0时，即ug处于负半周期，则将1与初始占空比d1做差后的值作为开关管S1导通时间的占空比D。
在实际应用中，当交流电源AC的输出电压处于正半周期，电路中的电感和电流均为正，二极管D1截止，D2导通，如果控制开关管S1导通，由于S1和S2互补，则S2断开，此时电流由AC流出，电流流经电感L1，开关管S1，流经正激DC-DC变换电路，经由二极管D2后返回AC，此模态中电感储能减少；如果控制开关管S1断开，S2导通，此时电流由AC流出，电流流经电感L1，开关管S2，经由二极管D2后返回AC，此模态中电感储能增加。此时，在单个控制周期内，输入电压ug和图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压u1之间的关系为
Figure BDA0003381762630000121
当交流电源AC的输出电压处于负半周期，电路中的电感和电流为负，二极管D1导通，D2截止，如果控制开关管S1导通，由于S1和S2互补，则S2断开，此时电流由AC流出，电流流经二极管D2，开关管S1，电感L1，返回AC，此模态中电感储能增加；如果控制开关管S1断开，S2导通，此时电流由AC流出，电流流经二极管D1，流经第二级电路，经由开关管S2和电感L1，返回AC，此模态中电感储能减少。此时，在单个控制周期内，输入电压ug和第一级输出电压u1之间的关系为
Figure BDA0003381762630000122
其中图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压u1即为正激DC-DC变换电路的输入电压。
在本申请实施例中，通过根据图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压、输入电流和输出电压控制图腾柱无桥功率因数校正电路中开关管S1和S2的导通/关断，达到输出恒定极性的直流电压u1。
参见图6，为本申请另一个实施例提供的一种AC-DC变换器的示意图，如图6所示，正激DC-DC变换电路可以包括：
第三输入端、第四输入端、第五输出端、第六输出端、隔离变压器和开关管S3，所述隔离变压器包括一次侧绕组N1和二次侧绕组N2。
其中，第三输入端和第四输入端分别与图腾柱无桥功率因数校正电路的第一输出端和第二输出端连接。
第五输出端和第六输出端用于与负载连接。
一次侧绕组N1的同名端与第三输入端连接，异名端与开关管S3的一端连接，开关管S3的另一端与第四输入端连接。
所述开关管S3的控制端与所述第二控制子系统连接，接收所述第二控制子系统输出的控制信号。
在本申请的另一实施例中，如图7所示，在图6所述的AC-DC变换器的基础上，正激DC-DC变换电路还可以包括：
去磁绕组N3、二极管D3、采样电阻RS2、整流二极管D4与D5、电感L2、电容C2、采样电阻r5与r6。
其中，去磁绕组N3的一端与正激DC-DC变换电路的第三输入端连接，另一端与二极管D3的阴极连接。
二极管D3的阳极与正激DC-DC变换电路的第四输入端连接。
采样电阻RS2串联在所述开关管S3的另一端与所述第四输入端之间，用于对正激DC-DC变换电路的输入电流i2进行采样。
二次侧绕组N2的同名端与整流二极管D4的阳极连接，异名端与正激DC-DC变换电路的第四输出端连接。
整流二极管D5的阴极与整流二极管D4的阴极连接，阳极与第四输出端连接。
电感L2的一端与整流二极管D4的阴极连接，另一端与第三输出端连接，其中电感L2能起到滤波和储能作用。
电容C2的两端分别与所述第三输出端和第四输出端连接。
采样电阻r5和r6串联后与电容C2并联，用于对正激DC-DC变换电路的输出电压u2进行采样。
在本申请实施例中，带有去磁绕组的正激DC-DC变换电路可以进行降压，从而使输出端输出所需低于输入电压的稳定直流电压，并且本申请实施例提供的正激DC-DC变换电路可以对自身的输入电流和输出电压进行采样，无需外接其他采样设备，节约了成本。
进一步的，在本申请另一实施例中，如图8所示，在图7所示的AC-DC变换器的基础上，第二控制子系统可以包括：
第二电流采样模块、第二电压采样模块和第二控制模块(也即图8中所述的Buck控制模块)。
其中，第二电流采样模块和第二电压采样模块分别与第二控制模块的输入端连接。
第二控制模块包括第七输出端，第七输出端与开关管S3的控制端连接。第二电流采样模块与开关管S3和采样电阻RS2之间的第六连接点连接，采集正激DC-DC变换电路的输入电流，并将输入电流输入第二控制模块。
第二电压采样模块与采样电阻r5和r6之间的第七连接点连接，采集正激DC-DC变换电路的输出电压，并将输出电压输入第二控制模块。
第二控制模块则根据第二电压采样电路采集的输出电压和第二电流采样电路采集的输入电流生成第三控制信号，并将第三控制信号通过第七输出端发送至开关管S3，从而控制开关管S3的导通/关断。
进一步的，参见图9为本申请实施例提供的一种应用于上述任一实施例所述的AC-DC变换器的控制方法的控制原理图。该方法可以应用于第二控制器。
图中，uref2为正激DC-DC变换电路的期望输出电压(也成第二期望电压)，也即负载端的期望输出电压，u2为正激DC-DC变换电路的输出电压，将uref2和u2同时输入到电压控制器(例如PI控制器)，通过电压控制器中预置的算法对uref2和u2进行计算，得到调节电压um2，将采样得到的正激DC-DC变换电路的输入电流i2与采样电阻RS2相乘后与调节电压um2作除，输出初始占空比d2，通过比较器将初始占空比d2与预置的三角载波进行比较，输出比较结果，将比较结果作为第三控制信号，将第三控制信号发送至开关管S3，以驱动开关管S3导通/关断。
一个例子，参见图10，为由图3所示的图腾柱无桥功率因数校正电路、图4所示的第一控制子系统、图7所示的正激DC-DC变换电路和图8所示的第二控制子系统组成的AC-DC变换器的电路图。
可以理解的是，上述各实施例中相同或相似部分可以相互参考，在一些实施例中未详细说明的内容可以参见其他实施例中相同或相似的内容。
需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是指至少两个。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带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，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。
此外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种AC-DC变换器，其特征在于，包括：图腾柱无桥功率因数校正电路、正激DC-DC变换电路和数字控制系统；
所述图腾柱无桥功率因数校正电路与所述正激DC-DC变换电路连接；
所述数字控制系统包括第一控制子系统和第二控制子系统；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压、输入电流和输出电压控制所述图腾柱无桥功率因数校正电路；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和输出电压控制所述正激DC-DC变换电路。
2.根据权利要求1所述的AC-DC变换器，其特征在于，所述图腾柱无桥功率因数校正电路包括第一输入端、第二输入端、第一输出端、第二输出端和图腾柱无桥拓扑；
所述图腾柱无桥拓扑包括并联连接于第一连接点和第二连接点的第一桥臂和第二桥臂，所述第一连接点和所述第二连接点分别与所述第一输入端和所述第二输入端连接；
所述第二桥臂包括同相串联的开关管S1和S2，所述第一连接点设置开关管S1和S2之间；
所述第一桥臂包括同相串联的二极管D1和D2，所述第二连接点设置在所述二极管D1和D2之间；
所述第一输入端和所述第二输入端分别与交流电源的两端连接；
所述第一输出端和所述第二输出端与所述正激DC-DC变换电路连接；
所述开关管S1的控制端和所述开关管S2的控制端分别与所述第一控制子系统连接，接收所述第一控制子系统输出的控制信号。
3.根据权利要求2所述的所述AC-DC变换器，其特征在于，所述图腾柱无桥功率因数校正电路还包括：采样电阻RS1、采样电阻r1与r2、电感L1、电容C1、采样电阻r3与r4；
所述采样电阻RS1串联在所述第一连接点和所述第一输入端之间；
所述电感L1串联在所述第二连接点和所述第二输入端之间；
所述采样电阻r1和r2串联，并设置在所述第一输入端和所述第二输入端之间；
所述滤波电容C1的两端分别与所述第一输出端和第二输出端连接；
所述采样电阻r3和r4串联后与所述滤波电容C1并联。
4.根据权利要求3所述的AC-DC变换器，其特征在于，所述第一控制子系统包括：第一电流采样模块、电压过零检测模块、第一电压采样模块和第一控制模块；
所述第一电流采样模块、电压过零检测模块和第一电压采样模块分别与所述第一控制模块的输入端连接；
所述第一控制模块包括第三输出端和第四输出端，所述第三输出端与所述开关管S1的控制端连接，所述第四输出端与所述开关管S2的控制端连接；
所述第一电流采样模块与所述图腾柱无桥功率因数校正电路的所述第一输入端和所述采样电阻RS1之间的第三连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流，并将所述输入电流输入所述第一控制模块；
所述电压过零检测模块与所述采样电阻r1和r2之间的第四连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，判断所述输入电压的电压极性，并将所述电压极性输入所述第一控制模块；
所述第一电压采样模块与所述采样电阻r3和r4之间的第五连接点连接，采集所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压，并将所述输入电压输入所述第一控制模块；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流、输入电压的极性和输出电压生成第一控制信号和第二控制信号，通过所述第一输出端将所述第一控制信号发送至所述开关管S1，通过所述第二输出端将所述第二控制信号发送至所述开关管S2。
5.根据权利要求2所述的AC-DC变换器，其特征在于，所述正激DC-DC变换电路包括：第三输入端、第四输入端、第五输出端、第六输出端、隔离变压器和开关管S3，所述隔离变压器包括一次侧绕组N1和二次侧绕组N2；
所述第三输入端和第四输入端分别与所述图腾柱无桥功率因数校正电路的所述第一输出端和所述第二输出端连接；
所述第五输出端和所述第六输出端与负载连接；
所述一次侧绕组N1的同名端与所述第三输入端连接，异名端与所述开关管S3的一端连接，所述开关管S3的另一端与所述第四输入端连接；所述开关管S3的控制端与所述第二控制子系统连接，接收所述第二控制子系统输出的控制信号。
6.根据权利要求5所述的AC-DC变换器，其特征在于，所述正激DC-DC变换电路还包括：去磁绕组N3、二极管D3、采样电阻RS2、整流二极管D4与D5、电感L2、电容C2、采样电阻r5与r6；
所述去磁绕组N3的一端与所述第三输入端连接，另一端与所述二极管D3的阴极连接；
所述二极管D3的阳极与所述正激DC-DC变换电路的第四输入端连接；所述采样电阻RS2串联在所述开关管S3的另一端与所述第四输入端之间；
所述二次侧绕组N2的同名端与所述整流二极管D4的阳极连接，异名端与所述正激DC-DC变换电路的第四输出端连接；
所述整流二极管D5的阴极与所述整流二极管D4的阴极连接，阳极与所述第四输出端连接；
所述电感L2的一端与所述整流二极管D4的阴极连接，另一端与所述第三输出端连接；
所述电容C2的两端分别与所述第三输出端和所述第四输出端连接；
所述采样电阻r5和r6串联后与所述电容C2并联。
7.根据权利要求6所述的AC-DC变换器，其特征在于，所述第二控制子系统包括：第二电流采样模块、第二电压采样模块和第二控制模块；
所述第二电流采样模块和所述第二电压采样模块分别与所述第二控制模块的输入端连接；
所述第二控制模块包括第七输出端，所述第七输出端与所述开关管S3的控制端连接；
所述第二电流采样模块与所述开关管S3和所述采样电阻RS2之间的第六连接点连接，采集所述正激DC-DC变换电路的输入电流，并将所述输入电流输入所述第二控制模块；
所述第二电压采样模块与所述采样电阻r5和r6之间的第七连接点连接，采集所述正激DC-DC变换电路的输出电压，并将所述输出电压输入所述第二控制模块；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和输出电压生成第三控制信号，通过所述第七输出端将所述第三控制信号发送至所述开关管S3。
8.一种应用于权利要求1-7任一所述AC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：
所述第一控制子系统根据预设的第一期望电压和所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输出电压，得到调节电压，所述第一期望电压为所述图腾柱无桥功率因数校正电路输出电压的期望值；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比；
所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电压的极性和所述初始占空比确定所述图腾柱无桥功率因数校正电路中开关管S1导通时间的占空比；
所述第一控制子系统将所述占空比与三角载波进行比较，得到用于控制所述开关管S1的第一控制信号；
所述第一控制子系统将与所述第一控制信号互补的信号作为用于控制所述图腾柱无桥功率因数校正电路中开关管S2的第二控制信号。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述第一控制子系统根据所述图腾柱无桥功率因数校正电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比，包括：
所述第一控制子系统将所述输入电流取绝对值之后与所述图腾柱无桥功率因数校正电路中采样电阻RS1的阻值相乘得到第一值；
将所述第一值除以所述调节电压得到的值作为初始占空比。
10.一种应用于权利要求1-7任一所述AC-DC变换器的控制方法，其特征在于，包括：
所述第二控制子系统根据预设的第二期望电压和所述正激DC-DC变换电路的输出电压得到调节电压，所述第二期望电压为所述正激DC-DC变换电路输出电压的期望值；
所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比；
所述第二控制子系统将所述初始占空比与三角载波进行比较，得到用于控制所述正激DC-DC变换电路中开关管S3的第三控制信号。
11.根据权利要求10所述的控制方法，其特征在于，所述第二控制子系统根据所述正激DC-DC变换电路的输入电流和所述调节电压计算初始占空比，包括：
所述第二控制子系统将所述输入电流与所述正激DC-DC变换电路中采样电阻RS2的阻值相乘后得到第二值；
将所述第二值除以所述调节电压得到的值作为初始占空比。
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