本发明专利技术提供了一种低附加电压零电压开关无桥功率因数校正器及调制方法，包括功率因数校正器直流侧负载，直流侧电容，交流滤波电感，由两个有反并联二极管的全控主开关构成的一个桥臂，和一个由两个二极管串联构成的另一个桥臂，在直流侧电容和由二极管构成的桥臂侧直流母线之间接入由反并联二极管的辅助开关，主开关和辅助开关两端并联电容，桥臂上的二极管两端并联电容，辅助开关两端跨接谐振电感，谐振电感与跟辅助开关串联的箝位电容共同组成谐振支路。本发明专利技术结构简单，开关损耗小，电路效率高，有利于提高工作频率，进而提高功率密度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无桥功率因数校正器，具体地，涉及一种低附加电压应力零电压开关无桥功率因数校正器电路拓扑和调制方法。
技术介绍
目前通用的单相功率因数校正器，其电路如图1所示，它包括由四个二极管D1 D4构成的单相全桥桥臂，接在桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感L。这种单相功率因数校正器能够实现用作通信电源等功能，但该电路的环路通道中二极管较多，导通损耗较大。为了减小二极管导通损耗，无桥功率因数校正器被提出，其电路如图2所示，它包括由两个有反并联二极管的全控主开关S1 S2构成的一个桥臂，由两个二极管D3 D4构成另一个桥臂，接在桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感L，其特征是两个主开关S1 S2分别并联电容C1 C2,两个二极管D3 D4分别并联电容C3 C4,采用这种结构，消除了线路电流通道中一个二极管的压降，提升了能效。但电路工作在硬开关状态，存在着二极管的反向恢复问题，器件开关损耗大，限制了工作频率的提高，降低了电路效率并且存在较大的电磁干扰。经检索，公开号为101599695A的中国专利，该专利技术“提供了一种无桥功率因数校正电路及其控制方法，电路包括第一电感器、第二电感器、第一二极管、第二二极管、负载与电容的并联支路，、第一可控开关器件、第二可控开关器件、第三可控开关器件、第四可控开关器件以及控制单元，所述控制单元控制所述第三可控开关器件和所述第四可控开关器件的关断与导通，以实现其与市电工频正负半周的切换同步。本专利技术提供的技术方案可进一步提高无桥功率因数校正电路的效率、改善了无桥无桥功率因数校正电路的电磁干扰共模噪声。”与公开号为101599695A的中国专利申请相比，首先本专利技术提出的拓扑结构和相应的控制策略更加简单，使用的开关器件更少，而且滤波电感体积和重量更小；其次，101599695A中提出的拓扑结构和控制策略主要目的在于通过增加一条并联功率电流支路，使得并联功率电流支路的阻抗值减小，从而减小此支路上的导通损耗，但该电路的所有开关管都是硬开关，在高频工作条件下，功率因数校正器电路的开关损耗更为严重，因此101599695A提出的拓扑结构和控制策略在高频工作时实际提升效率并不明显，而本专利技术是通过增加一个辅助支路，实现所有开关的零电压开通，有效抑制二极管反向恢复，从而减小开关损耗，在高频工作时能有效提高了功率因数校正器效率，同时还可以有效降低EMI。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种可以抑制二极管的反向恢复电流，减小开关损耗，提高电路效率，减少电磁干扰并实现开关管零电压开通的低附加电压应力零电压开关功率因数校正器及调制方法。根据本专利技术的一个方面，提供一种低附加电压应力零电压开关功率因数校正器，包括直流侧负载R，与直流侧负载R并联的直流侧电容C，由两个有反并联二极管的全控主开关Sp S2构成的一个桥臂，由两个二极管D3、D4构成另一个桥臂，接在桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感L，其中两个主开关Sp S2分别并联第一电容C1、第二电容C2，两个二极管D3、D4分别并联第三电容C3、第四电容C4，直流侧电容C和二极管串联而成的桥臂侧直流母线之间接入由反并联二极管的辅助开关S5与箝位电容C。构成的串联支路，在该串联支路的两端跨接谐振电感Lp辅助开关S5的两端并联第五电容C5，谐振电感L与箝位电容C。共同组成谐振支路。根据本专利技术的另一个方面，提供一种低附加电压零电压开关无桥功率因数校正器的调制方法，其中主开关采用正弦波脉宽调制方法，辅助开关调制信号与主开关调制信号同步；辅助开关在主开关从二极管换流到全控开关之前关断，为主开关创造零电压开通条件；在辅助开关关断的短暂时间内，通过谐振支路的作用，使谐振电感存储足以实现功率因数校正器零电压开关的能量。与现有技术相比，本专利技术具有如下的有益效果本专利技术的低附加电压应力零电压开关功率因数校正器结构简单，功率因数校正器中全控开关的反并联二极管的反向恢复得到抑制，减少了电磁干扰。电路中所有功率开关器件实现零电压开通，从而减小开关损耗，提闻电路效率，有利于提闻工作频率，进而提闻功率密度。该功率因数校正器的电路能够实现对输出直流电压功率的控制和稳定，可用作通信直流电源。附图说明通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本专利技术的其它特征、目的和优点将会变得更明显图1是硬开关单相功率因数校正器；图2是硬开关无桥单相功率因数校正器；图3是本专利技术的第一种具体电路图；图4是本专利技术的第二种具体电路图；图5是本专利技术的第三种具体电路图；图6是本专利技术的第四种具体电路图；图7是本专利技术在正半周工况下的脉冲控制时序图；图8 图15是本专利技术在正半周工况下一个开关周期的工作等效电路；图16是本专利技术在正半周工况下一个开关周期的主要电压和电流波形；图17是本专利技术在负半周工况下的脉冲控制时序图；图18 图25是本专利技术在负半周工况下一个开关周期的工作等效电路；图26是本专利技术在负半周工况下一个开关周期的主要电压和电流波形。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但不以任何形式限制本专利技术。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本专利技术的保护范围。参照图3，本专利技术的低附加电压应力零电压开关功率因数校正器，包括直流侧负载R，直流侧电容C，由两个有反并联二极管D1 D2的全控主开关S1 S2构成的一个桥臂，由两个二极管D3 D4构成另一个桥臂，接在桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感L，其中两个主开关S1 S2分别并联一个电容即第一电容C1、第二电容C2,两个二极管D3 D4分别并联一个电容即第三电容仏、第四电容C4，直流侧电容C和二极管串联而成的桥臂侧直流母线之间接入由反并联二极管的辅助开关S5与箝位电容C。构成的串联支路，在该串联支路的两端跨接谐振电感Lp辅助开关S5的两端并联第五电容C5,谐振电感L与箝位电容C。共同组成谐振支路。图3所示具体实施例中，辅助开关S5发射极与箝位电容C。一端相联，箝位电容C。另一端与功率因数校正器直流侧电容C正端相联，集电极与二极管桥臂正母线相联，谐振电感L 一端与二极管桥臂正母线相联，另一端与功率因数校正器直流侧电容C正端相联。图4所示另一实施例中，辅助开关S5发射极与功率因数校正器直流侧电容C正端相联，集电极与箝位电容C。一端相连，箝位电容C。另一端与二极管桥臂正母线相联，谐振电感L 一端与二极管桥臂正母线相联，另一端与功率因数校正器直流侧电容C正端相联。图5所示另一实施例中，辅助开关S5集电极与功率因数校正器直流侧电容C负端相联，发射极与箝位电容C。一端相连，箝位电容C。另一端与二极管桥臂负母线相联，谐振电感L 一端与功率因数校正器直流侧电容C负端相联，另一端与二极管桥臂负母线相联。图6所示另一实施例中，辅助开关S5集电极与箝位电容C。一端相联，发射极与二极管桥臂负母线相联，箝位电容C。另一端与功率因数校正器直流侧电容C负端相联，谐振电感k 一端与单相桥臂负母线相联，另一端与功率因数校正器直流侧电容C负端相联。低附加电压零电压开关功率因数校正器采用正弦波脉宽调制SPWM。在整个调制波周期内，SI与S2互本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种低附加电压零电压开关无桥功率因数校正器，其特征在于：包括功率因数校正器直流侧负载（R），直流侧电容（C），由两个有反并联二极管(D1、D2)的全控主开关(S1、S2)构成的一个桥臂，由两个二极管（D3、D4）构成另一个桥臂，接在桥臂中点与交流电网之间的输入滤波电感(L)，其中：两个主开关(S1、S2)分别并联第一电容(C1)、第二电容(C2)，两个二极管(D3、D4)分别并联第三电容(C3)、第四电容(C4)，直流侧电容(C)和二极管串联而成的桥臂侧直流母线之间接入由反并联二极管（D5）的辅助开关(S5)与箝位电容(Cc)构成的串联支路，在该串联支路的两端跨接谐振电感(Lr)，辅助开关(S5)的两端并联第五电容(C5)，谐振电感(Lr)与箝位电容(Cc)共同组成谐振支路。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李睿，王艺翰，梁星，蔡旭，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：
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