[发明专利]全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路

说明书

技术领域

本发明涉及全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路，属于电力电子领域。

背景技术

电力电子等非线性负载的广泛应用给电网带来了大量的谐波，谐波对电网的“污染”已经引起人们越来越多的重视。功率因数校正（power factor correction，PFC）技术是抑制谐波电流提高用电设备网侧功率因数的有效方法，是电力电子领域的研究热点。按电路结构不同，PFC技术分为两级型和单级型两种：两级PFC由PFC电路和DC/DC(直流/直流)变换器组成，具有PFC效果与输出特性好等优点，然而，采用两级功率变换限制了电路效率的提高，并使电路结构复杂化；单级PFC采用一级电路同时实现PFC与DC/DC变换的功能，与两级PFC相比，具有电路简单、效率高、成本低等优点，是PFC技术发展的重要方向。目前，单级PFC技术在小功率领域的研究相对较为成熟，在中大功率领域的研究仍处于发展阶段。

基于全桥结构的单级功率因数校正器适合中大功率领域应用。该电路目前尚未得到广泛应用的一个重要原因是，在变压器原边存在漏感，在电路开关状态转换瞬间，该漏感因电流突变而感应出高频的电压振荡，该电压振荡与电路原边直流侧电压叠加，大大增加了各开关的电压应力，造成电路可靠性的严重下降。为了解决该问题，多年来国内外学者进行了大量的研究工作，设计了诸多辅助环节来抑制该电压振荡，总体来说各种辅助环节可分为有源型和无源型两大类。其中各种有源型辅助环节中都使用了一个（或两个）开关器件，虽然能有效地抑制振荡电压，然而有源开关的引入增加了控制的复杂程度，降低了电路的可靠性，另外，引入开关的开关频率一般为主电路开关的2倍，这无疑增加了开关损耗以及引入开关的选择难度。

与有源型方式相比，无源型辅助环节有着简单可靠、无需控制的优点，然而现有的无源型辅助环节也都或多或少地存在着自身的不足：有的无法实现辅助环节能量的有效转移，要么用电阻释放掉，要么转移到各功率器件的导通损耗中；有的虽然实现了辅助环节能量的有效转移，却在主回路中增加了功率器件，造成了电路效率的下降；有的虽然在不影响效率的前提下实现了辅助环节能量的有效转移，但却增加了主电路开关管的电流应力值。

发明内容

本发明目的是为了解决基于全桥结构的单级功率因数校正器采用无源型辅助环节进行电压尖峰抑制时，无法实现辅助环节能量有效转移，以及辅助环节的采用带来主电路开关管电流应力值增大的问题，提供了一种全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路。

本发明所述全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路有两种技术方案。

第一种技术方案：所述全桥单级功率因数校正器采用单相全桥单级功率因数校正器；所述单相全桥单级功率因数校正器包括单相输入整流电路、升压电感L、移相桥、变压器T、输出整流电路、电阻R和电容C，

单相输入整流电路的正极输出端通过升压电感L与移相桥的正极输入端连接；单相输入整流电路的负极输出端与移相桥的负极输入端连接；

移相桥的输出端与变压器T的原边绕组两端相连，变压器T的副边绕组两端与输出整流电路的输入端相连，输出整流电路的输出端同时并联有电容C和电阻R，

移相桥的正极输入端定义为端子A，移相桥的负极输入端定义为端子B，

在端子A和端子B之间设置全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路，所述全桥单级功率因数校正器变压器原边多级无源箝位电路包括

N个电容C₁,C₂,...,C_N；

N(N-1)个等效电感L₁₁,L₁₂,...,L_1(N-1),L₂₁,L₂₂,...,L_2(N-1),...,L_N1,L_N2,...,L_N(N-1)；

和N+1个二极管D_L1,D_L2,D_C1,D_C2,...,D_C(N-1)；