[发明专利]一种Z源软开关功率因数校正全桥变换器

说明书

技术领域

本发明涉及AC-DC-AC变换技术领域，尤其涉及一种Z源软开关功率因 数校正全桥变换器。

背景技术

现有的臭氧发生器电源一般采用如图1所示的串联谐振型全桥变换器，在 臭氧发生器的等效负载C_d、C_g、Z前端串联一个电感L_s实现谐振，从而实现 软开关。但由于臭氧发生器独特的负载特性：在负载两端电压超过3kV时， 臭氧发生器气隙击穿，产生臭氧，表现在负载电路上为气隙等效电容C_g被反 向击穿电压为U_cs＝3kV的双向稳压二极管D_Z旁路，此时谐振频率随负载谐振 频率发生改变，全桥电路不再工作于软开关状态，直到负载两端电压低于3kV， C_g重新参与谐振。另外，串联谐振型全桥变换器桥臂不能直通，因此需要设 置死区时间，控制电路复杂，且无法实现功率因数校正。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种Z源软开关功率   因数校正全桥变换器。本发明通过阻抗网络Z与全桥逆变器Q₂实现输入功率 因数校正的功能，同时构成一次升压电路，并由变压器T的二次升压，极易实 现输出电压的提升，因而非常适用于需要输出高电压的臭氧发生器电源。本发 明通过如下技术方案实现：

一种Z源软开关功率因数校正全桥变换器，如图2所示，包括整流桥Q₁， 阻抗网络Z，全桥逆变器Q₂，变压器T。阻抗网络Z并联在整流桥Q₁和全桥 逆变器Q₂的两逆变桥臂之间。Z源阻抗的存在避免了因全桥逆变器Q₂的两逆 变桥臂直通而遭到损毁。当全桥逆变器Q₂的上、下桥臂直通时，阻抗网络Z 与全桥逆变器Q₂构成升压电路，而且通过控制上、下桥臂直通时间可以实现 输入功率因数校正。

上述Z源软开关功率因数校正全桥变换器电路中，第一电感L₁的一端、 第一电容C₁的一端和整流桥Q₁的共阴极连接；第一电感L₁的另一端、第二 电容C₂的一端和全桥逆变器Q₂中的第一开关管S₁的漏极、第二二极管D₂的 阳极连接；第二电感L₂的一端、第二电容C₂的另一端和整流桥Q₁的共阳极 连接；第二电感L₂的另一端、第二电容C₁的另一端和全桥逆变器Q₂中的第 三开关管S₃的源极、第四开关管S₄的源极连接；第一开关管S₁的漏极、第一 二极管D₁的阴极、第二二极管D₂的阳极和第三电容C_S1的一端连接；第三开 关管S₃的源极、第四开关管S₄的源极、第三二极管D₃的阳极和第四电容C_S2的一端连接；第一开关管S₁的源极、第一二极管D₁的阳极、第三电容C_S1的 另一端、第三开关管S₃的漏极、第三二极管D₃的阴极和第四电容C_S2的另一     端连接，然后和变压器T的同名端连接；第二二极管D₂的阴极与第二开关管 S₂的漏极连接；第四二极管D₄的阴极与第四开关管S₄的漏极连接；第四二极 管D₄的阳极与第二开关管S₂的源极连接，然后再与变压器T的异名端连接。 上述电容均为无极性电容。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：本发明是在整流桥和全桥逆变器 的两桥臂之间并入阻抗网络Z而得，逆变桥臂可以直通，因此不存在因逆变桥 臂直通而导致开关管损毁的问题，该发明的电路具有高可靠性，而且所有功率 器件均实现软开关，实现功率因数校正，易于实现输出电压的提升，因而非常 适用于需要输出高电压的臭氧发生器电源。