一種Z型雙boost無橋PFC變換器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及AC/DC變換領(lǐng)域，尤其涉及一種Z型雙boost無橋功率因數(shù)校正電路。
【背景技術(shù)】
[0002]目前大量的使用橋式不控整流不僅給電網(wǎng)造成了嚴(yán)重的諧波污染，而且交流側(cè)功率因數(shù)的偏低也造成了電能的浪費。功率因數(shù)校正技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)交流側(cè)電流跟蹤交流側(cè)電壓，可以提高交流側(cè)的功率因數(shù)。
[0003]傳統(tǒng)的單相BoostPFC電路由于整流橋的存在導(dǎo)致系統(tǒng)損耗大、傳輸效率低。為了提高轉(zhuǎn)換效率，PFC已經(jīng)從傳統(tǒng)的有橋PFC發(fā)展到無橋PFC。一般的無橋Boost PFC電路中電感充電回路中一般有兩個開關(guān)器件，導(dǎo)致多余損耗。
[0004]為了解決上述的問題，本實用新型提出了一種Z型雙boost無橋PFC變換器。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]針對現(xiàn)有Boost PFC變換器功率損耗大、效率偏低等問題，本實用新型的目的在于一種結(jié)構(gòu)簡單的Z型雙boost無橋PFC變換器，能降低電路損耗，提高轉(zhuǎn)換效率。
[0006]為了達到以上所述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案.
[0007]一種Z型雙boost無橋PFC變換器，由兩個電感、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、四個二極管、一個電容組成:所述第一電感的一端分別與輸入交流電壓源的一端、第二 IGBT的發(fā)射極、第三二極管的負極連接，第一電感的另一端分別與第一 IGBT的集電極、第一二極管的正極連接;所述第二電感的一端分別與輸入交流電壓源的另一端、第一 IGBT的發(fā)射極、第四二極管的負極連接，第二電感的另一端分別與第二 IGBT的集電極、第二二極管的正極連接;所述電容的正極分別與第一二極管的負極、第二二極管的負極、負載的一端連接，電容的負極分別與第三二極管的正極、第四二極管的正極、負載的另一端連接。
[0008]當(dāng)輸入交流電壓源在正半周時，第一IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，第二 IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在正半周期時，交流電壓源、第一電感、第一IGBT、第一二極管、電容、第四二極管共同組成一個Boost電路。
[0009]當(dāng)輸入交流電壓源在負半周時，第二IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，第一 IGBT的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在負半周期時，交流電壓源、第二電感、第二IGBT、第二二極管、電容、第三二極管共同組成另一個Boost電路。
[0010]上述電容足夠大能夠保證電容兩端的電壓穩(wěn)定，負載兩端的輸出直流電壓等于電容兩端的電壓。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果:
[0012]1、結(jié)構(gòu)和原理簡單
[0013]本實用新型采用兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT(S1_S2)分別工作在輸入交流電源的正負半周，每個半周可以視為一個Boost電路，結(jié)構(gòu)和原理簡單，容易控制。
[0014]2、損耗低
[0015]本實用新型采用不帶反并聯(lián)二極管的IGBT，電源正負半周的電感充電回路中只有一個開關(guān)器件導(dǎo)通，進一步降低器件損耗。
[0016]3、整機效率高
[0017]本實用新型與傳統(tǒng)的BoostPFC變換器相比，省去了整流橋，減少整流橋帶來的損耗，整機效率得到提高。
【附圖說明】
[0018]圖1是本實用新型的一種Z型雙boost無橋PFC變換器結(jié)構(gòu)圖；
[0019]圖2a、圖2b分別是圖1所示電路在輸入電壓Vin正半周時第一IGBT SI開通和關(guān)斷時的工作示意圖；
[0020]圖3a、圖3b分別是圖1所示電路在輸入電壓Vin負半周時第二IGBTS2開通和關(guān)斷時的工作示意圖；
[0021 ]圖4是仿真得到交流側(cè)輸入交流電壓與電流的波形圖；
[0022]圖5是仿真得到直流側(cè)輸出直流電壓的波形圖。
【具體實施方式】
[0023]以下結(jié)合實施例及附圖對本實用新型作進一步詳細的描述說明，但本實用新型的實施方式不限于此。需指出的是，以下若有未特別詳細說明之過程或參數(shù)，均是本領(lǐng)域技術(shù)人員可參照現(xiàn)有技術(shù)實現(xiàn)的。
[0024]如圖1所示，一種Z型雙boost無橋PFC變換器，由兩個電感(L1-L2)、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT(S1-S2)、四個二極管(D1-D4)、一個電容C組成:所述第一電感LI的一端分別與輸入交流電壓源Vin的一端、第二 IGBTS2的發(fā)射極、第三二極管D3的負極連接，第一電感LI的另一端分別與第一 IGBTSl的集電極、第一二極管Dl的正極連接;所述第二電感L2的一端分別與輸入交流電壓源Vin的另一端、第一 IGBTSl的發(fā)射極、第四二極管D4的負極連接，第二電感L2的另一端分別與第二 IGBTS2的集電極、第二二極管D2的正極連接;所述電容C的正極分別與第一二極管Dl的負極、第二二極管D2的負極、負載R的一端連接，電容C的負極分別與第三二極管D3的正極、第四二極管D4的正極、負載R的另一端連接。
[0025]如圖2a~2b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin在正半周時，第一IGBTSl的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，第二IGBTS2的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在正半周期時，交流電壓源Vin、第一電感L1、第一IGBTSl、第一二極管Dl、電容C、第四二極管D4共同組成一個Boost電路。當(dāng)控制第一 IGBTSl導(dǎo)通時，輸入交流電壓源Vin對第一電感LI進行充電儲能，電容C對負載R放電。當(dāng)控制第一IGBTSl關(guān)斷時，輸入交流電壓源Vin、第一電感L1、第一二極管Dl、第四二極管D4、電容C和負載R形成通路，此時交流電壓源Vin和第一電感LI向電容C進行充電和負載R供電。根據(jù)輸出直流電壓UO的要求調(diào)整第一 IGBTSl的導(dǎo)通和關(guān)斷時間。
[0026]如圖3a~3b，當(dāng)輸入交流電壓源Vin在負半周時，第二IGBTS2的集電極和發(fā)射極之間承受正向電壓，通過給定柵極信號控制它的導(dǎo)通和關(guān)斷，第一IGBTSl的集電極和發(fā)射極之間承受反向電壓而關(guān)斷；當(dāng)工作在負半周期時，交流電壓源Vin、第二電感L2、第二IGBTS2、第二二極管D2、電容C、第三二極管D3共同組成另一個Boost電路。當(dāng)控制第二IGBTS2導(dǎo)通時，輸入交流電壓源Vin對第二電感L2進行充電儲能，電容C對負載R放電。當(dāng)控制第二 IGBTS2關(guān)斷時，輸入交流電壓源Vin、第二電感L2、第二二極管D2、第三二極管D3、電容C和負載R形成通路，此時交流電壓源Vin和第二電感L2向電容C進行充電和負載R供電。根據(jù)輸出直流電壓UO的要求調(diào)整第二 IGBT管S2的導(dǎo)通和關(guān)斷時間。
[0027]如圖4，實驗參數(shù)為:輸入交流電源Vin=220V/50HZ，電感Ll=L2=3mH，輸出功率Pout= lkW，電容C=100yF,輸出電壓Uo=400V，IGBT開關(guān)頻率fs=50HZ，IGBT選用英飛凌的FGW40N120H。實驗驗證本實用新型交流側(cè)輸入電流跟蹤輸入電壓，可實現(xiàn)單位功率因數(shù)運行，電流諧波小。
[0028]如圖5，在同樣的實驗參數(shù)下，得到電容C兩端直流電壓Uo穩(wěn)定，紋波小。
[0029]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本實用新型的原理和實質(zhì)的前提下對本具體實施例做出各種修改或補充或者采用類似的方式替代，但是這些改動均落入本實用新型的保護范圍。因此本實用新型技術(shù)范圍不局限于上述實施例。
【主權(quán)項】
1.一種Z型雙boost無橋PFC變換器，其特征在于包括兩個電感(L1-L2)、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT(S1-S2)、四個二極管(D1-D4)和一個電容(C);所述第一電感(LI)的一端分別與輸入交流電壓源(Vin)的一端、第二 IGBT (S2)的發(fā)射極、第三二極管(D3)的負極連接，第一電感(LI)的另一端分別與第一IGBT(Sl)的集電極、第一二極管(Dl)的正極連接;所述第二電感(L2)的一端分別與輸入交流電壓源(Vin)的另一端、第一 IGBT (SI)的發(fā)射極、第四二極管(D4)的負極連接，第二電感(L2)的另一端分別與第二 IGBT (S2)的集電極、第二二極管(D2)的正極連接;所述電容(C)的正極分別與第一二極管(Dl)的負極、第二二極管(D2)的負極、負載(R)的一端連接，電容(C)的負極分別與第三二極管(D3)的正極、第四二極管(D4)的正極、負載(R)的另一端連接。
【專利摘要】本實用新型公布了一種Z型雙boost無橋PFC變換器，包括兩個電感、兩個不帶反并聯(lián)二極管的IGBT、四個二極管和一個電容，第一電感的一端與輸入交流電壓源的一端、第二IGBT的發(fā)射極、第三二極管的負極連接，第一電感的另一端與第一IGBT的集電極、第一二極管的正極連接；所述第二電感的一端與輸入交流電壓源的另一端、第一IGBT的發(fā)射極、第四二極管的負極連接，第二電感的另一端與第二IGBT的集電極、第二二極管的正極連接；所述電容的正極與第一二極管的負極、第二二極管的負極、負載的一端連接，電容的負極與第三二極管的正極、第四二極管的正極、負載的另一端連接。本實用新型電路損耗低，效率高，可以實現(xiàn)交流側(cè)單位功率因數(shù)。
【IPC分類】H02M7/06, H02M3/07, H02M1/42
【公開號】CN205212701
【申請?zhí)枴緾N201521078068
【發(fā)明人】杜貴平, 柳志飛, 朱天生, 杜發(fā)達
【申請人】華南理工大學(xué)
【公開日】2016年5月4日
【申請日】2015年12月20日