[发明专利]一种基于新型变压器与电感器的功率因数校正装置

说明书

技术领域

本发明属于开关电源中的功率因数校正，应用航天航空领域、科学仪表、太阳能电池阵列等。

背景技术

三相功率因数校正装置由于其电路结构、工作机理和控制都比较复杂，目前仍处于发展阶段。

特别是变压器基本都是采用普通变压器，普通变压器中一次所看到的电压尖峰是由漏感引起的。为设计出使其漏感最小的变换器变压器，一次和二次之间必须有最小的距离。

现在在三相功率因数校正装置设计中通常采用通过各种方法以得到合适的电感器设计。例如，在许多情况下，用安排电流密度的经验法。安排200A/cm²(100CM/A)就能得到很要的工作水平。在许多时候，这个方法是令人满意的。但是，用来满足这个要求的导线尺寸可能比希望或需要的大且重。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种基于新型变压器与电感器的功率因数校正装置。

实现本发明目的的技术解决方案为：

1.一种基于新型变压器与电感器的功率因数校正装置，其组成包括：三相三线制输入电源(1)，三相输入整流部分(2)，移相桥(3)，高频变压器(4)，输出滤波整流电路(5)，采样电路(6)，比例放大器(7)，PI放大器(8)，PWM发生器(9)，其中：所述的在三相三线制输入电源(1)中采用交流电感器，高频变压器(4)采用平面变压器，输出滤波整流电路(5)采用开气隙的磁心直流电感器。

2.交流电感器采用双线圈C型磁芯或单线圈C型磁芯，呈碟片形。

3.平面变压器采用EE磁芯平面结构方式。

4.电感Lf采用开气隙磁芯直流电感器，开气隙磁芯采用铁合金和铁氧化体，气隙可以调整到任何长度。

平面变压器在提高开关电源特性方面有着很大的优势。与传统变压器相比有如下优势：

(1)高电流密度，平面变压器的导线实际上是一些平面的导体，因而电流密度大。

(2)高效率，效率可达98％～99％；低漏感，约为初级电感的0.2％。

(3)热传导好，热通道距离短，温升低；低EMI辐射，良好的磁芯屏蔽可使辐射降到很低。

(4)体积小，采用了小型磁芯可相应减小体积；参数可重复性好；因为绕组结构固定、容易预先加工，所以参数稳定。

(5)工作频率范围宽，频率可从50kHz～2MHz；工作温度范围宽，工作温度为-40℃～130℃。

(6)绝缘性好，平面变压器由导电电路与绝缘片互相重叠构成。

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

附图说明

图1结构框图

图2 DCM模式控制原理图

图3控制电路框图

图4工作波形图

图5典型EE平面变压器的侧视图

图6典型EE平面变压器的端视图

图7典型EE平面变压器的顶视图

图中：1.三相三线制输入电源 2.三相输入整流部分 3.移相桥 4.平面变压器 5.输出滤波整流电路 6.采样电路 7.比例放大器 8.PI放大器 9.PWM发生器

具体实施方式

1.主电路

主电路包括：三相三线制交流源，三相输入整流，移相桥，高频变压器，输出滤波整流。

其工作原理：本发明采用改进后的基于全桥拓扑的三相单级APFC电路。利用VT2,VT4的开关以及La，Lb，Lc的充放电能量，既能实现功率因数校正，又能改善VT2，VT4软开关。

2.工作过程

以0≤ωt≤π/3阶段为例进行分析。该电路在一个开关周期内共有6个工作模态，工作波形如图4所示。

模态1(t₀-t₁)：开关VT3已经导通，在t0时刻VT₂导通，VT₁、VT₄截止。A、C相电流i_Ls、i_Lc近似线性地从零增加，B相电流开始给滤波电容C、C₁及C₄并联充电。变压器一次U_AB＝-U_C，一次向二次输送能量。在开关周期内，认为各相电压不变。所以：

式中，d₁为滞后臂开关管(包括反并联二极管的导通时间)的占空比。因u_bn<0，所以有：