[发明专利]一种串联型功率解耦无电解电容PFC电路及解耦控制方法

说明书

本发明公开了一种串联型功率解耦无电解电容PFC电路及解耦控制方法，包括市电整流电路、PFC电路、单相全桥逆变电路、滤波电容、模拟控制电路。本发明的有益效果是：(1)该PFC无需电解电容，系统可靠性高，使用寿命长；(2)解耦电路直流侧电容电压低，对耐压要求不高，有利于器件选择；(3)控制电路的给定值没有提取负载侧的响应，对负载变化不敏感，提高电路运行的稳定性和可靠性；(4)该PFC流入解耦电路的电流连续，减少解耦电路流出的高频纹波能量；(5)电路结构简单，传输效率高。(6)该解耦电路的控制方法采用PWM调制，开关信号生成电路结构简单。

技术领域

本发明涉及功率因数校正技术领域，尤其是一种其它功率解耦无电解电容PFC的一种新型替代方案。

背景技术

AC/DC或DC/AC功率变换装置中，由于瞬时输入输出功率不平衡，往往需要在直流侧并联大容量的电解电容进行滤波。随着节能照明、新能源发电等技术的发展，而电解电容体积大、寿命短、安全性能差的缺点影响了整体装置的可靠性，故越来越多的场合需要避免使用电解电容。无电解电容PFC主要有下述几种电路拓扑：

1.利用串联LC网络代替电解电容。该方法通过谐振滤除特定的纹波电流，吸收电路中多余的脉动功率。但是由于PFC电路中纹波电流频率一般较低，往往需要采用很大的电感值。

2.增大电压纹波法与谐波注入法。已知频率一定时，储能电容大小与平均功率成正比，与电容上的电压波动成反比。所以电路输入输出条件一定的情况下，适当增加电容电压波动可减小电容值。向交流侧注入合适的谐波电流，所需的储能电容容值也会减小。但是，谐波电流的注入不可避免地会降低电力电子装置的功率因数。

3.级联型Boost-Flyback电路拓扑。由于辅助电容需处理所有的输入能量，并通过两次变换传递到输出侧，除了无功能量外有功能量也经过级联电路，系统损耗较大。

4.在传统BoostPFC输出侧并联Buck/Boost双向变换器。并联Boost变换器主要弊端在于当解耦电路的占空比取值较大时，器件要承受很高的耐压值，且采样信号要从负载侧提取，故受负载变化的影响；并联Buck变换器虽然解决了器件的耐压问题，但其控制电路的采样信号仍需从负载侧提取，对负载变化敏感。

发明内容

本发明目的在于提供一种电路原理较为简单、可以实现无电解电容、吸收无功功率的串联型功率解耦无电解电容PFC电路及解耦控制方法。

为实现上述目的，采用了以下技术方案：本发明所述电路包括开关管S1、开关管S2、开关管S3、开关管S4、开关管S5、二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、电感L1、电感L2、电容C3、滤波电容C2、储能电容C1、负载、整流桥、交流电源AC组成；

开关管S1的漏极分别与开关管S2的漏极、储能电容C1正极相连，开关管S1的源极分别与开关管S3的漏极、电感L1一端相连；开关管S2的源极分别与开关管S4的漏极、滤波电容C2一端、电容C3一端、负载一端相连；储能电容C1负极分别与开关管S3、开关管S4的源极相接；开关管S1处并联二极管D1、开关管S2处并联二极管D2、开关管S3处并联二极管D3、开关管S4处并联二极管D4；

电感L1另一端与二极管D6阴极相连，二极管D6阳极分别与电感L2一端、二极管D5阴极、开关管S5的漏极相连，电感L2的另一端经整流桥与交流电源AC相连；交流电源AC另一端经整流桥分别与开关管S5的源极、二极管D5阳极、电容C3另一端、负载另一端相连。