[发明专利]高效率升降压整流器拓扑及其控制方法

说明书

本发明提供一种高效率升降压整流器拓扑及其控制方法，涉及整流器技术领域。本发明通过控制第一开关电路和第二开关电路的导通时间，实现一级变换升降压功能，尤其能够高效地实现较高的交流电压的低压部分直接转为较低的直流电压，不需要从高压直流输入往低压输出变换，能够根据输出电压的需要灵活的利用交流输入电压，可拓宽传统boost电路的输出范围，即实现宽增益输出；能够实现对能量的极大利用，有着较高的转换效率。

技术领域

本发明涉及整流器技术领域，具体涉及一种高效率升降压整流器拓扑及其控制方法。

背景技术

在电源设备中，常常用到各种电压等级的直流电压，为了得到相应的电压等级需要对已有的电压进行变换。其中一种方案是将交流电压变换为需要的直流电压，这个过程称之为整流。整流电路通常采用二极管桥式整流，后接一个大的滤波电容，当输入交流电压的绝对值低于直流侧的电压时，负载所需电能由储能电容提供，交流电压源并不提供电流。当输入的交流电压的绝对值高于直流侧电压时，交流电压源直接向储能电容充电。尽管输入的交流电压是正弦波，但输入的交流电流成脉冲状，波形严重畸变。因此需要考虑提高功率因素减少谐波电流。

同时，目前大多数电力变换器都是先将交流电压变换为直流电压或电流，再进一步转换为满足自身需要的电压或电流。其中，电压等级主要通过变换器中的变压器进行调节，调节范围较宽。除此之外，还有一些不带变压器进行调压的变换器做法：例如，文献《Asimple control architecture for four-switch buck-boost converter based powerfactor correction rectifier》中提出的交直流变换器体系结构如图1所示，该架构包含一个使用四开关buck-boost变换器的交直流转换阶段，然后是电压调节阶段。该变换器包括共享统一电感的降压级和升压级，当输入电压大于输出电压时，变换器工作在降压模式，当输入电压小于输出电压时，变换器工作在升压模式。当输入线电压等于变换器的输出电压时，模态转换应立即发生。由于直流母线电压瞬时值有可能为零，为保证变换器正常运行，需要选择一个足够大的电容器和足够高的标称直流母线电压来避免。

但是，由于是原有技术方案是将高压交流电输入先经过整流电路整成高压直流输入，后级再通过DC-DC直流变换电路得到需要的升降压输出电压。这种两级变换做法不能实现对能量的有效利用，将能量提高后又将能量降低，大部分能量都会在变换过程中损失，所以转换效率低。

发明内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本发明提供了一种高效率升降压整流器拓扑及其控制方法，解决了能量转换效率低的技术问题。

(二)技术方案

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：

一种高效率升降压整流器拓扑，包括输入电源、第一单向导通电路、第二单向导通电路、双向电流导通结构、储能电路、第一输出端和第二输出端，所述储能电路一端与所述第一输出端相连接，所述储能电路另一端与所述第二输出端相连接，

所述高效率升降压整流器拓扑还包括续流电路、第二开关电路和第七单向导通电路；

所述第一单向导通电路的正向端、所述第二单向导通电路的负向端与所述输入电源的正极端相连接；

所述双向电流导通结构包括第一端、第二端和第三端，所述双向电流导通结构的第一端与所述输入电源的负极端相连，所述双向电流导通结构的第二端与所述第一单向导通电路的负向端相连接，所述双向电流导通结构的第三端与所述第二单向导通电路的正向端、以及与所述储能电路与所述第二输出端的连接端相连接；

所述续流电路的一端连接在所述第一单向导通电路与所述双向电流导通结构的连接端上，所述续流电路的另一端与所述第二开关电路的一端相连接；所述第二开关电路的另一端连接在第二单向导通电路与所述双向电流导通结构的连接端上；