[发明专利]近似开环控制的交错功率因数校正器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的功率因数校正器，具体是一种近似开环控制的交错功率因数校正器。

背景技术

传统的单位输入功率因数AC-DC变换器，一般采用单相PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)电路，需要检测输入电压、输出电压和电感电流，形成前馈与反馈的双闭环控制，以实现单位输入功率因数的要求。

随着大功率电路的发展，对于器件的耐压耐流能力提出了更高的要求。传统的单位输入功率因数AC-DC变换器，虽然功能齐全，性能较高，但控制繁琐，成本较高，耐压耐流能力有限，不适合大功率的场合。

经过对现有技术的检索发现，“大功率单相数字APFC(Active Power Factor Correction，有源功率因数校正)的研究与实现”(上海交通大学硕士学位论文，2009年1月)、“新型控制策略的数字有源PFC的实现”(电力电子技术，2010年第2期第44卷)、中国专利号：200410009471.5，发明名称：新型控制策略的数字有源PFC的实现和中国专利申请号：200810146300.5，发明名称：空调器PFC使能控制方法，所描述的PFC电路，需要检测的量多，都需要检测输出电压，电感电流等，特别是检测电感的电流较为繁琐，且需要输入前馈和输出反馈的双闭环控制，造成控制复杂。在大功率场合，为满足更高的功率等级要求，需要耐压耐流能力更高的功率开关等器件，成本较高。传统的闭环控制单相功率因数校正电路需要改善，如何设计一种结构简单、功能全面、控制容易、成本低廉、性能完善的功率因数校正电路，已成为本领域技术人员需要解决的问题。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种近似开环控制的交错功率因数校正器，实现交流-直流变换，具有线性输入阻抗，功率等级高，同时具有结构简单、控制容易和成本低廉的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：整流电路、输入电压检测电路、升压电路、输出检测电路、电压极性检测电路和控制单元，其中：整流电路、输入电压检测电路、升压电路和输出检测电路依次级联，电压极性检测电路、输入电压检测电路、升压电路和输出检测电路分别与控制单元连接。

所述的整流电路由两个并联的整流桥组成。

所述的输入电压检测电路包括：由电阻实现的电压采样电路和滤波放大电路，其中：电压采样电路分别与整流电路的输出端和升压电路并联，滤波放大电路的一端与电压采样电路连接，滤波放大电路的另一端与控制单元连接。

所述的升压电路包括：两个分支增压电路、两个功率开关驱动电路和电解电容，其中：第一分支增压电路、第二分支增压电路以及电解电容并联，第一、第二分支增压电路中的绝缘栅双极型晶体管分别与第一、第二功率开关驱动电路的一端连接，第一、第二功率开关驱动电路的另一端分别与控制单元的增强型脉冲宽度调制单元连接。

所述的分支增压电路包括：电感、快速恢复二极管、绝缘栅双极型晶体管和电阻，其中：绝缘栅双极型晶体管的栅极与开关驱动电路连接，绝缘栅双极型晶体管的集电极分别与二极管的阳极和电感的一端连接，绝缘栅双极型晶体管的发射极与电阻连接接地。

所述的输出检测电路包括：两个滤波放大电路、均由电组实现的电压采样电路和电流采样电路，其中：电压采样电路与升压电路的增压电路并联，电压采样电路与电流采样电路串联后跨接于输出检测电路的输出端，电压采样电路、电流采样电路分别通过第一、第二滤波放大电路与控制单元的芯片TMS320F28335的模数转换单元连接。

所述的电压极性检测电路包括：差分电路、RC滤波电路和两个均由电阻实现的分压电路，其中：差分电路的电容两端分别与两个分压电路连接，两个分压电路并联，差分电路的输出端与RC滤波电路连接，RC滤波电路的电容与控制单元的芯片TMS320F28335的增强型捕获单元连接。

所述的差分电路包括：运算放大器、两个二极管和电容，其中：极性相反的第一、第二二极管以及电容均并联于运算放大器的正向输入端、反向输入端，电容设置于差分电路的输入端。