[发明专利]倍压AC-DC变换器

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电力电子技术领域的AC-DC变换器，具体是一种倍压AC-DC变换器，即在低电压输入交流电时获得高输出电压直流电的整流电路。

背景技术

随着微电子技术、控制技术以及电力电子技术的飞速发展，前级为不控AC-DC变换器的应用领域越来越多，引起的电网谐波电流问题变得日益严重。对谐波电流的发生原理以及抑制策略进行了广泛深入的研究，促进了功率因数校正(PFC)技术的快速发展。鉴于世界各国的电源电压等级不同，如110VAC和220VAC等，考虑到电网电压波动，现有功率因数校正(PFC)技术的设计都是适用世界通用电源，即85VAC～265VAC。但是一个适合额定电压为220VAC的单相PFC，并不特备适合额定电压为110VAC，否则将导致升压电感和功率器件的体积和损耗较大。随着可再生能源的发展，有些应用领域会产生低压交流电，但是常规用电设备不适合低压交流供电，需要提升电压等级。

为了实现整流和升压环节，同时实现阻抗变换，可以采用功率因数校正电路。传统的有源PFC校正器采用不可控整流桥方案，只适应输入电压足够高的情况，否则输入电压较低时，会增加功率器件的应力，从而产生过热和增加成本。传统的单相有源功率因数校正器的范例非常多，本申请不再列出。

综上所述，较低单相交流电压输入时，传统的功率因数校正电路对功率器件选型要求高，成本较高，不能应用于低交流电压输入-高压直流输出的应用场合。随着实践应用的扩大，设计一种结构简单、功能全面、高输入功率因数且能低压交流输入-高压直流输出的电路已是本领域技术人员的当务之急。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，提出了一种倍压AC-DC变换器，使其实现低压交流-高压直流变换，具有线性输入阻抗、结构简单、控制容易和成本低廉的优点。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：功率电路、检测电路和控制电路，其中：功率电路的输出端输出直流电压，内部电压与电流信号引出线与检测电路的输入端相连，检测电路的输出端与控制电路的输入端相连。功率电路的过零、电压、电流信号通过检测电路传至控制电路。

所述的功率电路包括：依次级联的升压电路和倍压整流电路。

所述的升压电路为BOOST型升压电路，结构为升压电感、检流电阻和一组双向开关，并联在交流电源的火线与零线之间，升压电感的一端与交流电源火线相连，另一端与升压电路的双向开关的一端和整流电路的一个输入端相连，升压电路的双向开关的另一端与检流电阻的一端和整流电路的另一个输入端相连，检流电阻的另一端与交流电源零线相连；

所述的倍压整流电路的结构为两个二极管、两个电容和两个电阻构成的整流电路，第一电容的正极与第一二极管的阳极和第二二极管的阴极相连，第一电容的负极与升压电路中升压电感的输出端和双向开关的一端相连，第一二极管的阴极与第二电容正极相连，且作为直流电压输出正极，第二二极管的阳极与第二电容负极相连且与升压电路中双向开关的另一端和检流电阻的一端相连，且作为直流电压输出负极。

所述的BOOST型升压电路的两端分别与倍压整流电路的两个输入端相连，整流电路的输出端输出直流电压。

所述的检测电路为三个单独存在的输入电压的检零电路、功率电路的检流电路和输出电压的检压电路。检零电路的两个输入端分别连接交流电源的两个输入端，检流电路的输入端连接检流电阻的输出端，检压电路的输入端连接整流电路的输出端，功率电路与检测电路共地。

所述的控制电路包括PFC控制器。PFC控制器的输入端与检测电路的三个输出端相连，输出端与功率电路中升压电路的双向开关的门极相连。

本发明倍压AC-DC变换器：采用双向开关组成的BOOST型升压电路，直接对交流电压进行斩波，实现了升压的目的，再采用由两个整流二极管、两个电解电容和两个耗能电阻构成的整流电路进行倍压整流，通过对输出电压与输入电流的闭环控制实现单位输入功率因数，从而获得网侧单位功率因数。

本发明根据倍压整流电路能够倍压原理，融入PFC思想，可以在低输入交流电压的情况下，单位输入功率因数的倍压整流PFC电路，克服输入电压过高引起的对功率器件等要求、成本提高的不足，适合低压交流输入-高压直流输出的各种应用场合。功率电路设计简单，控制方便，具有重要的应用价值。本发明倍压整流PFC电路具有设计结构新颖、通用性强等特征，同时具有结构简单、成本低等优点。

附图说明

图1为本发明实施例1的电路原理图

具体实施方式