[发明专利]一种无线输电系统接收端的功率因数校正整流器

说明书

本发明公开了一种无线输电系统接收端的功率因数校正整流器。本发明前级利用电感与电容谐振的原理，实现了中高频率电流连续导通模式的功率因数校正技术。通过降低开关频率，减少了开关损耗，降低了高频寄生参数的影响。后级可连接多种DC‑DC变换器，如Buck变换器、Buck‑Boost变换器、Zeta变换器等，可灵活控制输出电压。

技术领域

本发明涉及AC-DC功率因数校正领域，尤其涉及一种无线输电系统接收端的功率因数校正整流器

背景技术

随着电力电子技术以及无线输电技术的日趋成熟和广泛应用，AC-DC整流变换器得到了快速的发展。同时，由于用户及厂家对变换器功率密度的要求越来越高，电力电子技术的发展趋于高频化。请参照图1，图1为该传统的全桥整流器的结构示意图，现有技术中的全桥整流器由四个不可控的二极管组成，导致输入电流功率因数极低，损害了电能质量和系统的整体效率，并且带来了谐波污染和电磁干扰，影响其它设备的运行。另外，其输出的稳定性主要由大电容维持，导致其输出电压通常具有难以消除的周期性波动，使其难以应用于对电压稳定性要求高的敏感型负载如精密仪器中。为了稳定现有技术中全桥整流变换器的输出电压以及校正其功率因数，常规的做法是在后级加入升压环节，如图2所示，图2为现有技术中的一种组合式的AC-DC整流器的结构示意图。但由于无线输电系统发射端的输出电压为高频的交流电压，通常为几万赫兹至兆赫兹，为了实现功率因数校正，在其接收端，即图2所示变换器中的开关管频率需要达到其输入电压频率，即无线输电系统发射端输出电压频率的几百倍甚至几千倍，以目前的半导体技术而言，这样频率程度的开关管成本较高，不利于工业界的应用和推广。另外，由于开关器件存在开关损耗，高频率的硬开关导通方式会导致巨大的能量损耗，大大降低系统效率。此外，由于高频电路必须考虑寄生参数的影响，因此也会为电路的设计以及电磁兼容设计带来困难。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的AC-DC变换器是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本申请提供了一种无线输电系统接收端的功率因数校正整流器，用于降低开关器件的损耗，避免高频电路带来潜在寄生参数的问题，并实现电流连续导通型的功率因数校正，减少谐波影响。

有鉴于此，本申请提供了一种无线输电系统接收端的功率因数校正整流器，包括高频交流电源、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第一电感、第一谐振电感、第二谐振电感、输出电容、第一谐振电容、第二谐振电容及阻性负载：

所述第一二极管的阳极分别与所述交流电源的第一端及所述第二开关管的第二端连接；

所述第一二极管的阴极与所述第二二极管的阴极连接，其公共端与所述第一谐振电容的第一端、所述第二谐振电容的第一端、所述第一电感的第二端、所述输出电容的第二端及所述阻性负载的第二端连接；

所述第二二极管的阳极分别与所述交流电源的第二端及所述第一开关管的第二端连接；

所述第一开关管的第一端与所述第一谐振电感的第一端连接；

所述第一谐振电感的第二端与所述第一谐振电容的第二端及所述第三开关管的第二端连接；

所述第二开关管的第一端与所述第二谐振电感的第一端连接；

所述第二谐振电感的第二端与所述第二谐振电容的第二端及所述第四开关管的第二端连接；

所述第三开关管的第一端与所述第三二极管的阴极连接；

所述第四开关管的第一端与所述第四二极管的阴极连接；

所述第三二极管的阳极与所述第四二极管的阳极连接，其公共端与所述第一电感的第一端及所述第五二极管的阳极连接；

所述第五二极管的阴极分别与所述输出电容的第一端及所述阻性负载的第一端连接。