CN1556579A

CN1556579A - 可并联工作的功率因数校正变换器

Info

Publication number: CN1556579A
Application number: CNA2004100138802A
Authority: CN
Inventors: 岩邢; 邢岩; 朱成柏
Original assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Current assignee: Nanjing University of Aeronautics and Astronautics
Priority date: 2004-01-12
Filing date: 2004-01-12
Publication date: 2004-12-22
Anticipated expiration: 2024-01-12
Also published as: CN100352151C

Abstract

一种可并联工作的功率因数校正变换器，包括由整流桥，输入电感(L)，开关管(Q)，二极管D，输出滤波电容，两个电流互感器(CT₁与CT₂)与采样电阻(R_s)组成的输入电流采样电路等，其特点是还包括在输入电流采样电路的基础上再增加一路由二极管(D₃)与采样电阻(R_so)组成的输出电流采样电路，从而构成了本发明的带输入输出电流综合采样电路的功率因数校正变换器，实现了在不增加电流采样互感器的前提下，可以同时采样输入和输出电流，达到了功率因数校正和并联均流控制的目的，并且还简化了电路，降低了成本，提高了变换器的功率密度。

Description

可并联工作的功率因数校正变换器

技术领域：

本发明的可并联工作的功率因数校正变换器属于电能变换装置，尤其是功率因数校正变换器。

背景技术：

为了实现功率因数校正，功率因数校正变换器往往要采样输入电流，该电流的采样方法有两类：

1.用高频电流互感器分别采样流过开关管Q的电流i_Q和流过二极管D的电流i_D、然后合成输入电感电流i_L，如图1。

2.用采样电阻R_s采样，如图2。

变换器模块并联工作时必须通过某种均流控制方法使并联模块之间的输出电流均衡度满足一定的要求，为此，首先需要采样输出电流，可以在图1上再用一个电流采样互感器实现，如图3，这样一来就需要用3个电流采样互感器，电路复杂、成本增加；另一种均流控制的方法是，考虑到每个并联模块的工作效率基本上是相同的，因此控制输入电流均流、即可实现输出电流均衡，也就是说，用图1的电流采样电路实现输入电流波形控制和均流，这样虽然不增加采样电路的复杂性，但由于输出功率不变时、输入电流随输入电压而变，因此这样一来，在负载不变的情况下均流母线电压也会因输入电压不同而不同。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种电路简单、成本低，能满足功率因数校正变换器并联工作时实现并联模块之间输出电流均衡要求的电流采样电路，构成可并联工作的功率因数校正变换器。

本发明的可并联工作的功率因数校正变换器的具体组成是，整流桥的正输出端经输入电感后分成两路，一路由第一电流互感器原边与开关管串联；另一路由第二电流互感器原边与二极管正端串联，二极管的负端连接输出滤波电容正端；上述两个支路的负端连于整流桥负输出端。第一电流互感器副边与第一采样二极管串联，以及第二电流互感器副边与第二采样二极管串联，这两路电流互感器副边电路并联后连于输入电流采样电阻，构成输入电流采样电路，其特点是第三采样二极管串联输出电流采样电阻后也连于第二电流互感器副边，构成输出电流采样电路，从而构成了输入输出电流综合采样电路。在不增加电流采样互感器的前提下，可以同时采样输入和输出电流、实现功率因数校正和并联均流控制。

附图说明：

图1：采用电流互感器采样输入电流的功率因数校正变换器原理图

图2：采用采样电阻采样输入电流的功率因数校正变换器原理图

图3：采用3个电流互感器分别采样输入和输出电流的功率因数校正变换器原理图

图4：采用本发明输入输出电流综合采样电路的功率因数校正变换器原理图

图5：本发明实施例电路原理图

图1～图4中的符号名称：L—电感，i_L—电感电流，i_Q—开关管电流，i_D—二极管电流，CT₁、CT₂—电流互感器，Q—开关管，D、D₁、D₂、D₃—二极管，i_s、i_so—采样电流，R_s、R_so—采样电阻，i_o—输出电流，V_s、V_so—采样电压。

具体实施方式：

由图4可知，本发明的具体组成是，整流桥的正输出端经输入电感L后分成两路，一路由第一电流互感器CT₁原边与开关管Q串联；另一路由第二电流互感器CT₂原边与二极管D正端串联，二极管的负端连接输出滤波电容正端；上述两个支路的负端连于整流桥负输出端。第一电流互感器CT₁副边与第一采样二极管D₁串联，以及第二电流互感器CT₂副边与第二采样二极管D₂串联，这两路电流互感器副边电路并联后连于输入电流采样电阻R_s，构成输入电流采样电路，其特点是第二电流互感器的原副边匝比是第一电流互感器原副边匝比的两倍，并且第三采样二极管D₃串联输出电流采样电阻R_so(其阻值与R_s相等)后连于第二电流互感器副边，构成输出电流采样电路，由此构成了输入输出电流综合采样电路。从而实现了在不增加电流采样互感器的前提下，可以同时采样输入和输出电流，达到了功率因数校正和并联均流控制的目的，且简化了电路，降低了成本，提高了变换器的功率密度。

本发明的电流采样的基本工作原理是：

1)开关管Q导通期间，互感器CT₁采样流过Q的电流i_Q；二极管D截止、CT₂副边电流为零(CT₂磁恢复电流极小、可以忽略)，即

i_s＝i_D1＝i_Q/n，i_D2＝i_D3＝0

2)同理，开关管Q截止期间，CT₁副边电流为零；二极管D导通、互感器CT₂采样流过D的电流i_D(CT₁磁恢复电流极小、可以忽略)，并且即R_so与_Rs分流CT₂副边电流，即

i_s＝i_D2＝i_so＝i_D3＝(i_D/(n/2))/2＝i_D/n，i_D1＝0由于i_Q与i_D合成电感电流i_L，因此由1)和2)即可得到：

i_s＝i_L/n

i_so＝i_D/n

可见，图4中输入电感电流的采样结果仍与已有技术图1相同，通过采样电阻R_s转换为电压信号v_s；而i_so通过采样电阻R_so转换为电压信号v_so，v_so滤除交流分量后得到的直流分量V_so即为流过二极管D的平均电流I_o、也就等于平均输出电流I_o的采样值(滤波电路图4中未画出)：

v_s＝R_s*i_L/n

v_so＝R_so*i_D/n，V_so＝R_so*I_D/n＝R_so*I_o/n

实施例：

图5是两个功率因数校正模块并联工作的例子，采用本发明的输入输出电流综合采样电路。两个并联模块共用整流桥、共同向负载R_o供电，两个模块通过均流线连接。应用平均电流法原理实现均流控制。以其中的模块1为例说明工作原理。

采用UC3854功率因数校正控制器。与本发明电流采样电路直接相关的电路环节是：输入电流采样信号v_s由R20、C20阻容滤波后经R21引入UC3854的‘Mult Out’端子，用于变换器模块1输入电流控制；输出电压采样信号v_f引入UC3854的‘V_SENSE’端子，用于变换器模块1的输出稳压控制；输出电流采样信号v_so由R11、C11阻容滤波后再经运算放大器电路反向放大、得到信号v_sf，然后通过电阻、均流母线、和差动放大器得到环流信号v_id，v_id经过电阻R19也接到UC3854的‘V_SENSE’端子、通过调节本模块的输出电压来调节本模块分担的负载电流，实现并联模块之间输出均流。

Claims

1.一种可并联工作的功率因数校正变换器，包括整流桥的正输出端经过输入电感(L)后分成两路，一路由第一电流互感器(CT₁)原边与开关管(Q)串联；另一路由第二电流互感器(CT₂)原边与二极管D正端串联，二极管的负端连接输出滤波电容正端；上述两个支路的负端同时连于整流桥负输出端；第一电流互感器(CT₁)副边及第一采样二极管(D₁)与第二电流互感器(CT₂)副边及第二采样二极管(D₂)组成并联回路后再与输入电流采样电阻(R_s)串联构成输入电流采样电路，其特征在于还包括由第三采样二极管(D₃)串联输出电流采样电阻(R_so)连于第二电流互感器(CT₂)副边构成的输出电流采样电路，从而构成了输入输出电流综合采样电路，实现功率因数校正变换和并联均流控制。