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专利号: 2021110212942
申请人: 西南交通大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种输入并联输出串联无桥降压PFC变换器,其特征在于,包括主功率电路和控制逻辑电路,所述主功率电路包括第一开关管S1,第二开关管S2,第三开关管S3,第四开关管S4,第一整流二极管D1,第二整流二极管D2,第三二极管D3,第四二极管D4,第一励磁电感Lm1,第二励磁电感Lm2,第一变压器T1,第二变压器T2,第一额外二极管DE1,第二额外二极管DE2,负载RL,第一输出电容C1,第二输出电容C2;

其中,第一整流二极管D1阳极分别连接输入电压源vin的一端与第二整流二极管D2阴极;

第一开关管S1的源极分别连接第一整流二极管D1阴极、第一变压器T1副边的同名端;第一额外二极管DE1的阳极连接第一开关管S1的漏极;第一额外二极管DE1的阴极分别连接第三二极管D3的阴极、第一励磁电感Lm1的一端、第一变压器T1原边的同名端;第一励磁电感Lm1的另一端分别连接第一变压器T1原边的异名端、第一输出电容C1的阳极、负载RL的一端;第二开关管S2的源极连接第一变压器T1副边的异名端;第二整流二极管D2的阳极分别连接第三开关管S3的漏极与第四开关管S4的漏极;第四二极管D4的阴极分别连接输入电压源vin的另一端、第二变压器T2副边的同名端、第三二极管D3的阳极、第二开关管S2的漏极、第一输出电容C1的阴极、第二输出电容C2的阳极;第二额外二极管DE2的阴极连接第三开关管S3的源极;第二励磁电感Lm2的一端分别连接第四二极管D4的阳极、第二额外二极管DE2的阳极、第二变压器T2原边的异名端;第二励磁电感Lm2的另一端分别连接第二变压器T2原边的同名端与第二输出电容C2的阴极、负载RL的另一端;第四开关管S4的源极连接第二变压器T2副边的异名端;

所述控制逻辑电路分别对主功率电路的输入端和输出端进行采样并产生第一开关管S1,第二开关管S2,第三开关管S3,第四开关管S4的驱动信号。

2.根据权利要求1所述的一种输入并联输出串联无桥降压PFC变换器,其特征在于,所述控制逻辑电路包括输出电压采样电路、加减法器、PI参数运算电路、输入电压采样电路、绝对值模块、第一比较器、第二比较器、第三比较器和逻辑开关电路,其中,输出电压采样电路输入端并联在主功率电路负载两端采集输出电压Vo,加减法器的正向输入端与参考电压相连,加减法器的反向输入端与输出电压采样电路的采样输出端相连,加减法器的输出端与PI参数运算电路的输入端连接,第一比较器的正向输入端与PI参数运算电路的输出端连接,第一比较器的反向输入端输入三角波,输入电压采样电路输入端采集主功率电路的输入电压源vin,输入电压采样电路采样输出端与绝对值模块的输入端连接,绝对值模块的输出端与第二比较器的反向输入端连接,第二比较器的正向输入端与模态切换电压Vb连接,第三比较器的正向输入端与输入电压采样电路采样输出端连接,第三比较器的反向输入端接地,所述逻辑开关电路包括第一与门、第二与门、第三与门、第四与门和非门,所述第一与门的两个输入端分别与第三比较器的输出端、第一比较器的输出端连接,所述第一与门的输出端输出控制逻辑电路的驱动信号GS1与第一开关管S1的门极相连而驱动第一开关管S1工作;

所述第二与门的一个输入端与第一比较器的输出端连接,第三比较器的输出端经过一个非门后与第二与门的另一个输入端连接,所述第二与门的输出端输出控制逻辑电路的驱动信号GS3与第三开关管S3的门极相连而驱动第三开关管S3工作;

所述第三与门的三个输入端分别与第一比较器的输出端、第二比较器的输出端、第三比较器的输出端连接,所述第三与门的输出端输出控制逻辑电路的驱动信号GS2与第二开关管S2的门极相连而驱动第二开关管S2工作;

所述第四与门的两个输入端分别与第一比较器的输出端、第二比较器的输出端连接,第三比较器的输出端经过一个非门后与第四与门的第三个输入端连接,所述第四与门的输出端输出控制逻辑电路的驱动信号GS4与第四开关管S4的门极相连而驱动第四开关管S4工作。

3.根据权利要求2所述的一种输入并联输出串联无桥降压PFC变换器,其特征在于,所述第二开关管S2,第四开关管S4,第一整流二极管D1,第二整流二极管D2,第三二极管D3,第四二极管D4,第一励磁电感Lm1,第二励磁电感Lm2,第一变压器T1,第二变压器T2,负载RL,第一输出电容C1,第二输出电容C2组成反激变换单元;当输入电压的绝对值小于模态切换电压Vb时,仅反激变换单元处于工作状态;

第一整流二极管D1,第二整流二极管D2,第一开关管S1,第三开关管S3,第一额外二极管DE1,第二额外二极管DE2,第三二极管D3,第四二极管D4,第一励磁电感Lm1,第二励磁电感Lm2,负载RL,第一输出电容C1,第二输出电容C2组成降压变换单元;当输入电压的绝对值大于等于模态切换电压Vb时,仅降压变换单元处于工作状态。

4.根据权利要求3所述的一种输入并联输出串联无桥降压PFC变换器,其特征在于,所述模态切换电压Vb的计算公式为:

其中,N为第一变压器T1、第二变压器T2的原副边匝比。

5.根据权利要求2所述的一种输入并联输出串联无桥降压PFC变换器,其特征在于,所述逻辑开关电路的逻辑输出过程为:

当vin>0时,第三比较器的输出信号Gvin1为高电平,经过非门输出的信号Gvin0为低电平;

当vin≤0时,第三比较器的输出信号Gvin1为低电平,经过非门输出的信号Gvin0为高电平;

当输入电压的绝对值|vin|大于等于模态切换电压Vb时,第二比较器输出Gbound为低电平;当输入电压的绝对值|vin|小于模态切换电压Vb时,第二比较器输出Gbound为高电平;

当第一比较器与第三比较器输出的信号均为高电平时,驱动信号GS1为高电平,此时仅第一开关管S1响应工作;

当第一比较器输出为高电平,第三比较器输出为低电平时,驱动信号GS3为高电平,此时仅第三开关管S3响应工作;

当第一比较器的输出、Gvin1与Gbound均为高电平时,驱动信号GS2为高电平,此时仅第二开关管S2响应工作;

当第一比较器的输出、Gvin0与Gbound均为高电平时,驱动信号GS4为高电平,此时仅第四开关管S4响应工作。