[发明专利]并联有源滤波器的高PF定开关频率升压变换器

说明书

本发明公开了一种并联有源滤波器的高PF定开关频率升压变换器，包括主功率电路、有源滤波电路以及控制电路，其中控制电路包括输入电压采样电路、输入电压峰值采样电路、输出电压采样电路、输出电压反馈电路、有源滤波电容电压反馈电路、第一减法电路、第二减法电路、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、峰值电流比较电路、平均电流反馈电路、RS锁存器及驱动电路和锯齿波比较器及驱动电路；由前馈运算电路提供峰值电流控制和平均电流控制所需的电流包络和电流基准，实行定开关频率控制方式对变换器进行控制及平均电流控制方式对有源滤波器进行控制。本发明提高了定开关频率CRM Boost PFC变换器的PF值，简化了EMI设计。

技术领域

本发明涉及电能变换装置的交流-直流变换器技术领域，特别是并联有源滤波器的高PF定开关频率升压变换器。

背景技术

电感电流临界连续(Critical Conduction Mode,CRM)的升压(Boost)变换器因升压开关管Q_b零电流开通，升压二极管D_b无反向恢复，能实现单位功率因数等，被广泛应用于中小功率的功率因数校正(Power Factor Correction,PFC)场合。定导通时间控制的CRMBoost PFC理论上能够达到单位功率因数。但是其开关频率在半个工频周期内的变化范围大，导致电感和EMI滤波器的设计复杂。为了降低开关频率的变化范围，姚凯在《CriticalConduction Mode Boost PFC Converter With Fixed Switching Frequency Control》中提出采用变导通时间控制实现定开关频率的CRM Boost PFC变换器。变导通时间控制的CRMBoost PFC理论上开关频率固定，有利于电感和EMI滤波器的设计且变换器损耗降低。但是该变换器输入电流中含有大量谐波，变换器输入电压为高压时，变换器功率因数尤其低，不能满足设计技术要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种输入电流呈正弦，功率因数高、成本低的并联有源滤波器的峰值电流控制的CRM Boost PFC变换器，并使在整个90V～264V AC 输入电压范围内将PF值提高至接近于1。

实现本发明目的的技术解决方案为：并联有源滤波器的高PF定开关频率升压变换器。该变换器包括主功率电路、有源滤波电路和控制电路，其中控制电路包括输入电压采样电路、输入电压峰值采样电路、输出电压采样电路、输出电压反馈电路、有源滤波电容电压反馈电路、第一减法电路、第二减法电路、第一乘法器、第二乘法器、第三乘法器、第四乘法器、峰值电流比较电路、平均电流反馈电路、RS锁存器及驱动电路和锯齿波比较器及驱动电路；

进一步地，所述主功率电路分别与有源滤波电路、输入电压采样电路、输出电压采样电路、RS锁存器及驱动电路、峰值电流比较电路和输出电压反馈电路连接，有源滤波电路分别与锯齿波比较器及驱动电路、平均电流反馈电路和有源滤波电容电压反馈电路连接，输入电压采样电路分别与第一乘法器、第一减法电路、输入电压峰值采样电路、第二减法电路和第三乘法器连接，输出电压采样电路与第一减法电路连接，第一乘法器分别与第一减法电路和第二乘法器连接，第二乘法器分别与峰值电流比较电路和输出电压反馈电路连接，RS锁存器及驱动电路与峰值电流比较电路连接，输出电压反馈电路与第四乘法器连接，输入电压峰值采样电路与第二减法电路连接，第二减法电路与第三乘法器连接，第三乘法器与第四乘法器连接，第四乘法器与平均电流反馈电路连接，锯齿波比较器及驱动电路与平均电流反馈电路连接，平均电流反馈电路与有源滤波电容电压反馈电路连接；

使用前馈运算电路，提供实行峰值电流控制和平均电流控制所需的峰值电流包络和平均电流基准，实行变导通时间的定开关频率控制方式对变换器进行控制及实行平均电流控制方式对有源滤波器进行控制。