[发明专利]一种提高Boost三电平变换器PF的装置及方法

摘要

本发明公开了一种提高Boost三电平变换器PF的装置及方法。该装置包括Boost三电平变换器的主功率电路、数字处理控制器、信号调理电路、驱动电路、辅助供电电路和采样调理电路；该方法通过采样二极管整流电路输出的整流电压和变换器的输出电压，经过信号调理后输出给数字处理控制器的ADC模块，ADC模块完成模数转换后将数字信号送至提高功率因数的控制算法中，完成控制运算后得到的变换器的占空比经数字处理控制器的PWM模块输出。本发明能够降低功率开关管的电压应力，减小电感的体积，减小变换器的损耗，提高变换器的效率，采用数字处理控制器进行数字控制运算，使变换器的占空比在半个工频周期内按照正弦规律变化，将功率因数PF提高至1。

主权项

1.一种提高Boost三电平变换器PF的方法，其特征在于，采用的装置包括主功率电路(1)、数字处理控制器(2)、信号调理电路(3)、驱动电路(4)、辅助供电电路(5)和采样调理电路(6)；所述主功率电路(1)包括：输入电压源vin，EMI滤波器，二极管整流电路RB，Boost电感Lb，功率开关管Q1和Q2，二极管D1和D2，储能电容C1和C2，负载RL；输入电压源vin与EMI滤波器的输入端口连接，EMI滤波器的输出端口与二极管整流电路RB的输入端口连接，二极管整流电路RB的负输出端为参考零电位点，二极管整流电路RB的正输出端与Boost电感Lb的一端连接，Boost电感Lb的另一端分别与第一功率开关管Q1的漏极和第一二极管D1的阳极连接，第一二极管D1的阴极分别与第一储能电容C1的阳极和负载RL的一端连接，第一储能电容C1的阴极分别与第一功率开关管Q1的源极、第二功率开关管Q2的漏极和第二储能电容C2的阳极连接，第二储能电容C2的阴极分别与第二二极管D2的阳极和负载RL的另一端连接，第二二极管D2的阴极分别与第二功率开关管Q2的源极和二极管整流电路RB的负输出端连接，主功率电路(1)中二极管整流电路RB两端的电压为整流电压Vg，负载RL两端的电压为输出电压Vo；所述数字处理控制器(2)包括：ADC模块、控制算法模块和PWM模块，整流电压Vg和输出电压Vo经过采样调理电路(6)后接入数字处理控制器(2)的ADC模块，ADC模块的输出送至数字处理控制器(2)的控制算法模块，控制算法模块的结果通过PWM模块输出至信号调理电路(3)；所述信号调理电路(3)将数字处理控制器(2)输入的PWM信号进行调理放大，信号调理电路(3)的输出端与驱动电路(4)的输入端连接；所述驱动电路(4)输出的控制信号分别与主功率电路(1)的第一功率开关管Q1和第二功率开关管Q2的栅极相连接；所述辅助供电电路(5)的输出分别接入数字处理控制器(2)、信号调理电路(3)、驱动电路(4)和采样调理电路(6)，辅助供电电路(5)的作用是给上述各电路中芯片工作提供电能；所述采样调理电路(6)的两个输入端分别与主功率电路(1)中二极管整流电路RB的正输出端和与第一储能电容C1阳极相连的负载RL的一端相连接，采样的整流电压Vg和输出电压Vo经过调理后与数字处理控制器(2)的ADC模块输入端相连；所述提高Boost三电平变换器PF的方法，包括以下步骤：步骤1，采样调理电路(6)采集主功率电路(1)的整流电压Vg和输出电压Vo，经过电压调理后得到满足要求的输入电压范围后，送入数字处理控制器(2)的ADC模块；步骤2，数字处理控制器(2)的ADC模块将电压模拟信号转换为数字信号后，送至数字处理控制器(2)的提高功率因数的控制算法模块中；步骤3，在数字处理控制器(2)的提高功率因数的控制算法模块中进行变换器的占空比控制运算，使变换器的占空比在半个工频周期内按照正弦规律变化；步骤4，经控制运算得到的占空比控制信号经数字处理控制器(2)的PWM模块输出，PWM信号通过信号调理电路(3)和驱动电路(4)后，驱动主功率电路(1)中的两个功率开关管Q1和Q2；步骤3所述数字处理控制器(2)的提高功率因数的控制算法模块采用变化规律为：的占空比控制运算，其中V_o为主功率电路(1)的输出电压，P_o为主功率电路(1)的输出功率，V_m为主功率电路(1)的输入交流电压的峰值，ω为输入交流电压的角频率，L_b为Boost电感值，f_s为开关频率。