[发明专利]采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器

说明书

本发明公开了一种采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器，包括整流电路、两路交错并联Boost电路、采样电路、控制电路和驱动电路；单相交流电与整流电路相连，整流电压经过两路交错并联Boost电路输出电压，两路交错并联Boost电路中的电感采用耦合电感，电感耦合采用反向耦合方式，可使电感电流的脉动降低，采样电路分为电压采样和电流采样，控制电路采用数字信号处理器控制方式，采样数据经过数字信号处理器处理后，输出控制信号给驱动电路，驱动电路中开关管的通断，从而达到控制变换器运行的目的。本发明的变换器电感电流纹波小，功率密度高，功率因数高；采用耦合电感，使得变换器体积更小。

技术领域

本发明涉及电力电子功率变换领域，特别是一种采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器。

背景技术

随着电力电子技术的飞速发展，电力电子变换器在轨道交通、电力系统、工业生产、电动汽车和家庭生活中得到了广泛的应用。其中开关电源因其高效率高功率密度等优点在功率变换领域中占据主导地位。然而由于开关电源中存在整流二极管、开关管和电容等电子元件，导致了大量的谐波流入到电网中，造成电网侧输入功率因数的降低。近些年，电网的谐波污染问题越发的严重，如何提高电网电能质量已经成为重要的课题。

功率因数校正技术正是为了减少谐波对电网的影响，传统的功率因数校正有很多，交错并联Boost PFC是其中之一，但因两路电感是独立非耦合的，会使变换器的体积很大，并且电感电流的脉动值大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器，包括整流电路、两路交错并联Boost电路、采样电路、控制电路和驱动电路；

两路交错并联Boost电路中的电感采用耦合电感，电感耦合采用反向耦合方式，在两路交错并联Boost电路的输入输出两端跨接一个功率二极管，功率二极管的流向为输入到输出；所述采样电路分别采样整流输出电压、变换器输出电压和两路电感电流，采样信息通过A/D转换给控制电路，控制电路经过运算后输出的控制信号经过驱动电路的放大，控制交错并联Boost电路中两个MOSFET开关管的导通和截止。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器，采用耦合电感，能减小功率因数校正变换器的体积，减小电感电流脉动值，提高功率密度；(2)本发明的采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器采用金属氧化物半导体场效应晶体管的导通和关断来实现变换器的工作状态，提高系统的响应速度，灵活性；(3)本发明利用整流输出端和变换器输出端跨接的直通功率二极管，使得变换器在通电的瞬间，输出电压能很快到达给定值，提高变换器相应速度；(4)本发明控制电路采用数字控制的方法，控制精度高、控制参数可调、控制算法灵活，既满足一定的系统控制和计算要求，又保证较好的多信号逻辑处理能力和驱动速度。

附图说明

图1为本发明采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器系统架构图。

图2为本发明采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器的主功率电路图。

图3为采样电路中电压采样原理图。

图4为电流采样电路选用的电流霍尔传感器的原理图。

图5为驱动电路选用的双路的栅极驱动芯片的原理图。

具体实施方式

如图1所示，一种采用耦合电感的高功率密度功率因数校正变换器，包括整流电路、两路交错并联Boost电路、采样电路、控制电路和驱动电路；