CN107404240B - 单相高功因交流转直流电路及其控制方法 - Google Patents

单相高功因交流转直流电路及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明适用于交流至直流转换技术领域，提供了一种单相高功因交流转直流电路及其控制方法，所述电路中第一整流电路的输入端连接交流电源，第一整流电路的输出端连接谐振式直流至直流转换器的输入端，谐振式直流至直流转换器的输出端连接同步升压式转换器的输入端，同步升压式转换器的输出端连接同步降压式转换器的输入端，同步降压式转换器的输出端连接负载；控制器包括第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；第一驱动电路控制谐振式直流至直流转换器开启或关闭；第二驱动电路控制同步升压式转换器开启或关闭；第三驱动电路控制同步降压式转换器开启或关闭。本发明解决传统PFC电路形成浪涌电流，造成组件损毁的问题，适合应用。

Description

单相高功因交流转直流电路及其控制方法
技术领域
本发明属于交流至直流转换技术领域，尤其涉及一种单相高功因交流转直流电路及其控制方法。
背景技术
传统单相高功因的切换式电源如图1所示具有两级电路架构，前级为非隔离的PFC(Power Factor Correction，功率因数校正)AC-DC(交流-直流)整流器(rectifier)，后级为隔离式的直流至直流转换器，图2及图3为常用的电路架构，图2为PFC升压式AC-DC整流器结合全桥式相移DC-DC(直流-直流)转换器，图3为升压式AC-DC整流器结合LLC(LogicalLink Control，逻辑链路控制)谐振式DC-DC转换器。PFC升压式AC-DC整流器为常用的PFC整流器架构，因其可适应全球通用电压变化并将交流电压转换成400VDC电压，具有高效率及控制容易等优点，但是升压式PFC转换器直流输出侧为大电容，因此交流电压输入瞬间对此直流电容充电，形成相当大的输入电流，容易造成组件损毁，无法满足实际应用需要。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种单相高功因交流转直流电路及其控制方法，以解决传统PFC电路形成浪涌电流，造成组件损毁的问题。
第一方面，本发明实施例提供了一种单相高功因交流转直流电路，包括第一整流电路、谐振式直流至直流转换器、同步升压式转换器、同步降压式转换器和控制器；
所述第一整流电路的输入端连接交流电源，所述第一整流电路的输出端连接所述谐振式直流至直流转换器的输入端，所述谐振式直流至直流转换器的输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，所述同步升压式转换器的输出端连接所述同步降压式转换器的输入端，所述同步降压式转换器的输出端连接负载；
所述控制器包括第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；
第一驱动电路输出预设占空比的控制信号至所述谐振式直流至直流转换器，控制所述谐振式直流至直流转换器开启或关闭；
第二驱动电路根据所述同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、所述谐振式直流至直流转换器的输入电压和所述谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制所述同步升压式转换器开启或关闭；
第三驱动电路根据所述同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和所述同步降压式转换器的输出电流，控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
第二方面，本发明实施例提供了一种单相高功因交流转直流电路的控制方法，包括：
输出预设占空比的控制信号至谐振式直流至直流转换器，控制谐振式直流至直流转换器开启或关闭；
根据同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、谐振式直流至直流转换器的输入电压和谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制同步升压式转换器开启或关闭；
根据同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和同步降压式转换器的输出电流，控制同步降压式转换器开启或关闭。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例结合谐振式直流至直流转换器与同步升压式转换器形成一具有隔离的PFC电路架构，电路启动时市电不会直接对直流电容充电，无浪涌电流问题，PFC的输出直流电压亦较一般PFC为低，不会造成组件损毁，解决上述传统PFC电路的缺点，同时直流至直流转换器为同步降压式转换器，可精确及快速的调整输出电压，满足实际应用需要。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是传统高功因切换式电源电路架构示意图；
图2是传统PFC升压式AC-DC整流器结合全桥式相移DC-DC转换器电路示意图；
图3是传统PFC升压式AC-DC整流器结合LLC谐振式DC-DC转换器电路示意图；
图4是本发明实施例一提供的单相高功因交流转直流电路结构示意图；
图5是本发明一个实施例提供的谐振式直流至直流转换器的结构示意图；
图6是本发明一个实施例提供的同步升压式转换器的结构示意图；
图7是本发明一个实施例提供的同步降压式转换器的结构示意图；
图8是本发明实施例二提供的单相高功因交流转直流电路结构示意图；
图9是本发明一个实施例提供的高频的谐振式直流至直流转换器的等效电路示意图；
图10是本发明一个实施例提供的高频的谐振式直流至直流转换器的工作波形示意图；
图11是本发明一个实施例提供的同步升压式转换器的控制架构示意图；
图12是本发明一个实施例提供的同步升压式转换器的控制回路示意图；
图13是本发明一个实施例提供的等效电路示意图；
图14是本发明一个实施例提供的电压控制回路示意图；
图15是本发明一个实施例提供的升压式转换器电压控制回路设计示意图；
图16是本发明一个实施例提供的同步降压式转换器的控制架构示意图；
图17是本发明一个实施例提供的平均电流控制电流回路设计示意图；
图18是本发明一个实施例提供的电压回路等效电路示意图；
图19是本发明一个实施例提供的电压回路控制方块图；
图20是本发明一个实施例提供的电压回路波特图；
图21是本发明一个实施例提供的仿真电路示意图；
图22是本发明一个实施例提供PFC部分电路的仿真结果示意图；
图23是本发明一个实施例提供的降压式转换器的仿真结果示意图；
图24是本发明一个实施例提供的谐振式电路的仿真结果示意图；
图25是本发明实施例三提供的单相高功因交流转直流电路的控制方法流程示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
实施例一
图4中示出本发明实施例一提供的单相高功因交流转直流电路的结构示意图。
如图4所示，在该实施例中，该单相高功因交流转直流电路包括第一整流电路BR1401、谐振式直流至直流转换器402、同步升压式转换器403、同步降压式转换器404和控制器405。
所述第一整流电路401的输入端连接交流电源，所述第一整流电路401的输出端连接所述谐振式直流至直流转换器402的输入端，所述谐振式直流至直流转换器402的输出端连接所述同步升压式转换器403的输入端，所述同步升压式转换器403的输出端连接所述同步降压式转换器404的输入端，所述同步降压式转换器404的输出端连接负载。
所述控制器405包括第一驱动电路4051、第二驱动电路4052和第三驱动电路4053。
第一驱动电路4051输出预设占空比的控制信号至所述谐振式直流至直流转换器402，控制所述谐振式直流至直流转换器402开启或关闭。
第二驱动电路4052根据所述同步升压式转换器403的输出电压Vd、第一预设输出电压参考值Vd,ref、所述谐振式直流至直流转换器402的输入电压Vin和所述谐振式直流至直流转换器402的输出电流IL，控制所述同步升压式转换器403开启或关闭。
第三驱动电路4053根据所述同步降压式转换器404的输出电压Vo、第二预设输出电压参考值Vo,ref和所述同步降压式转换器404的输出电流Io，控制所述同步降压式转换器404开启或关闭。
这里，第一驱动电路4051可以输出接近50％占空比的方块波信号至谐振式直流至直流转换器402，控制谐振式直流至直流转换器402开启或关闭。
从以上描述可知，本发明实施例结合谐振式直流至直流转换器与同步升压式转换器形成一具有隔离的PFC电路架构，电路启动时市电不会直接对直流电容充电，无浪涌电流问题，PFC的输出直流电压亦较一般PFC为低，不会造成组件损毁，解决上述传统PFC电路的缺点，同时直流至直流转换器为同步降压式转换器，可精确及快速的调整输出电压。
此外，在一个具体示例中，所述第二驱动电路包括：
第一电压误差放大器Gv，用于根据第一感测电压vd和所述第一预设输出电压参考值Vd,ref得到调整信号im，所述第一感测电压vd根据所述同步升压式转换器的输出电压Vd和预设电压感测比例Kv确定。
第一电流误差放大器Gc，用于根据电流命令iLC和第一感测电流iL得到第一控制电压Vcon，所述电流命令iLC根据所述调整信号im和第二感测电压确定，所述第一感测电流iL根据所述谐振式直流至直流转换器的输出电流IL和预设电流感测比例Ks确定，所述第二感测电压根据所述谐振式直流至直流转换器的输入电压Vin和所述预设电压感测比例Kv确定。
第一PWM，用于根据所述第一控制电压Vcon控制所述同步升压式转换器开启或关闭。
此外，在一个具体示例中，所述第三驱动电路包括：
第二电压误差放大器Gvr，用于根据第三感测电压vo和所述第二预设输出电压参考值Vo,ref得到电感电流命令ioc，所述第三感测电压vo根据所述同步降压式转换器的输出电压Vo和所述预设电压感测比例Kv确定。
第二电流误差放大器Gir，用于根据所述电感电流命令ioc和第二感测电流io得到第二控制电压vconr，所述第二感测电流io根据所述同步降压式转换器的输出电流Io和所述预设电流感测比例Ks确定；
第二PWM，用于根据所述第二控制电压vconr控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
此外，如图5所示，在一个具体示例中，所述谐振式直流至直流转换器包括：
变压器，所述变压器包括初级侧和次级侧。
第一级电路，所述第一级电路的输入端连接交流电源，所述第一级电路的输出端连接所述初级侧，所述第一级电路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次串联的第一开关管Q1和第二开关管Q2，所述第二支路包括依次串联的第一电容C1和第二电容C2，所述初级侧的第一连接点设置在所述第一开关管Q1和所述第二开关管Q2之间，所述初级侧的第二连接点设置在所述第一电容C1和所述第二电容C2之间。
第二级电路，所述第二级电路的输入端连接所述次级侧，所述第二级电路的输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，第二级电路包括第二整流电路BR2，所述第二整流电路BR2的输入端连接所述次级侧，所述第二整流电路BR2的第一输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，所述第二整流电路的第二输出端接地。
此外，如图6所示，在一个具体示例中，所述同步升压式转换器包括第一电感L、第三支路和第三电容，所述第三支路的一端分别连接所述第三电容的一端和所述同步降压式转换器的输入端，所述第三支路的另一端和所述第三电容的另一端接地，所述第三支路包括依次串联的第三开关管S1和第四开关管S2，所述第一电感L的一端连接所述谐振式直流至直流转换器的输出端，所述第一电感L的另一端连接在所述第三开关管S1和所述第四开关管S2之间。
此外，如图7所示，在一个具体示例中，所述同步降压式转换器包括第二电感L0、第四支路和第四电容，所述第四支路的一端连接所述同步升压式转换器的输出端，所述第四支路的另一端接地，所述第四支路包括依次串联的第五开关管S3和第六开关管S4，所述第二电感的一端连接在所述第五开关管S3和所述第六开关管S4之间，所述第二电感的另一端分别所述第四电容的一端和负载，所述第四电容的另一端接地。
此外，在一个具体示例中，所述谐振式直流至直流转换器中的第二级电路还包括第五电容，所述第二整流电路的第一输出端分别连接所述第五电容的一端和所述同步升压式转换器的输入端，所述第二整流电路的第二输出端和所述第五电容的另一端接地。
实施例二
为了更好地理解上述电路，以下详细阐述一个本发明单相高功因交流转直流电路的应用实例。
单相高功因交流转直流电路的电路架构如图8所示，包含一高频的谐振式直流至直流转换器与一同步升压式转换器所组成的隔离式PFC直流至交流转换器，以及一同步式降压式转换器，其中Kv及Ks分别为电压及电流的感测比例。高频的谐振式转换器无须控制，PFC的控制则由同步升压式转换器来完成，其将输出电压转换至一较高压且带有二次涟波的直流电压，再藉由同步式降压式转换器将电压降至负载所需较低且无二次涟波的电压。
(1)高频的谐振式直流至直流转换器
高频的谐振式直流至直流转换器的动作可以图9的等效电路来加以说明，其中交流桥式整流后的电压在单位功因下为半正弦波，因此高频谐振式直流至直流转换器一切换周期下可以将其输入以一电压源Vin来表示。其输出由于连接至同步升压式转换器的输入电感，因此可以一电流源IL来代表。开关管Q1及Q2以接近50％占空比方式交互触发导通，使得变压器漏感Lr与输出电容Cr形成一电流源谐振式电路，电路的工作波形如图10所示，开关管Q1及Q2的波形为零电压切换。
(2)同步升压式转换器
PFC输入电流的控制乃由同步升压式转换器控制其电感电流所进行如图11，其电流命令iLC乃由电压回路产生的调整信号im与感测的输入电压KvVin相乘后产生，利用状态平均法由图11可得：
其中d为下臂开关的占空比，忽略Vd及Vr的变动，由(1)可得：
考虑电流感测比例Ks以及PWM的增益可得：
针对一阶的***，电流误差放大器(Gc)可以采用二类误差放大器方式来设计如图12所示，由于PWM的控制电压一周期内仅能与其锯齿波信号交会一次，因此电流回路的最大带宽ωco受到Vcon的上升斜率小于PWM锯齿波(Vt)的上升斜率的限制，Vcon的上升斜率可由感测的电感电流下降斜率经由Gc放大决定，由上述限制可得：
其中fs为同步升压式转换器的切换频率，ωco为电流回路的零交越角频率。(4)重新整理可得：
由(3)及(5)及利用Gc,max(ωco)Hi(ωco)＝1可得：
(6)重新整理可得：
因此电流回路的最高带宽可表示为：
(8)指出若以控制电压Vcon上升斜率限制与来设计，理论的最高电流回路带宽有可能高于或太接近切换频率，因此不可能以此值来设定，一般限于噪声比，带宽ωco的选择可以设定在切换频率的1/4～1/8。一旦带宽ωco选择后，可以利用K-factor方法使二类误差放大器的z＝ωco/K，p＝ωco/K。
由升压式转换器的输出入侧的功率平衡可得：
VrIL＝VdId (9)
由于Vr乃由一次侧的输入电压Vin＝Vm|sinw1t|经由谐振式转换器反射到二次侧，可以表示为：
其中Vm为输入交流电压的振幅，w1为交流电压的频率，N1及N2为谐振式转换器变压器一次侧与二次侧的匝数。又在PFC下，利用图11的控制方块图，IL可表示为：
其中Im为IL的振幅。利用(9)可得：
对于两级电路电压回路的小信号模型利用(12)表示为图13，而利用图13可得：
再利用(11)可得：
利用(14)可绘出电压回路控制方块图如图14所示，针对此一阶Hv的***，电压误差放大器(Gv)可以采用二类误差放大器方式来设计，波特图如图15所示，其带宽受限于直流链Vd电压的二次涟波，因此可设计于20Hz处以使电流命令的振幅im具较低的二次涟波，最终使电感电流命令iLC为低失真的波形，再藉由对流回路的调整使得iL及一次侧的交流输入电流is为低失真的正弦波，达到PFC的目的。
(3)同步降压式转换器
同步降压式转换器负责调整输出电压，其采用双回路平均电流控制，平均电流控制的控制方块图如图16所示，其由外回路电压误差放大器(Gvr)作电压调整产生电感电流的命令(ioc)，再利用感测的电感电流(io)与ioc比较及经过电流的误差放大器(Gir)调整后产生PWM所需的控制电压(Vconr)，最后再由Vconr与PWM的锯齿波(Vt)比较得到开关的触发信号。
A.电流回路设计
利用状态平均法，由图16可得：
忽略Vo及Vd的变动，由(15)可得：
考虑电流感测比例以及PWM的增益可得：
针对(17)的一阶的***，电流误差放大器(Gir)可以采用二类误差放大器方式来设计如图17所示，由于PWM的控制电压一周期内仅能与其锯齿波信号交会一次，因此电流回路的最大带宽(wco)受到Vconr的上升斜率小于PWM锯齿波(Vt)的上升斜率的限制，Vconr的上升斜率可由感测的电感电流下降斜率经由Gir放大决定，由上述限制可得：
(18)重新整理可得：
由(17)及(19)及利用Gir,max(wco)Hi(wco)＝1可得：
(20)重新整理可得：
因此电流回路的最高带宽可表示为：
一般限于噪声比，带宽(wco)的选择可以设定在切换频率的1/4～1/8。一旦带宽(wco)选择后，可以利用K-factor方法使二类误差放大器的z＝wco/K，p＝wco/K。
B.电压回路设计
一般电压回路的响应速度远低于电流回路的响应速度，因此在模式化电压回路时，可以将电流回路视为理想，亦即感测的电感电流与其命令的响应视为1，即：
基于此假设，平均电流控制的电压回路等效电路可以简化如图18所示，其中Re为输出电容的等效串联电阻，由图18可得：
利用(23)及(24)可以绘出电压回路的控制方块图如图19所示，电压的误差差放大器(Gvr)亦可以采用前述的二类误差放大器来加以设计如图20所示，电压回路的带宽可以设计在电流回路带宽的1/3～1/5。
为了验证上述所提出的高功因交流转直流电路，图21根据上述方法设计了一1kW，48Vdc输出的转换器，其中升压式转换器的输出电压设定为130Vdc，模拟结果如图22-24所示，图22部分显示PFC部分电路的动作，升压式转换器均能使其电流追随其命令使输入电流为低失真且输入功率因子接近，其输出电压亦能被精确维持在130Vdc。图23所示为降压式转换器的输出电压及电感电流追踪的波形，其显示输出电压能精确被调整为48V，电感电流亦紧密追踪其密令，验证降压式转换器的设计。图24所示为谐振式转换器部分的波形，其显示开关可达到零电压切换而二极管电流亦能够达到零电流切换，使转换器具备高效率。以上这些模拟结果验证了上述单相高功因交流转直流电路的原理与设计。
从以上描述可知，本实施例结合谐振式转换器与同步式升压式(Boost)转换器形成一具有隔离的PFC电路架构；PFC的控制位于二次侧，可与直流至直流转换器的控制进行整合以降低控制成本；电路启动时市电不会直接对直流电容充电，无浪涌电流问题，PFC的输出直流电压亦较一般PFC为低，解决上述传统PFC电路的缺点；直流至直流转换器为同步降压式转换器，可精确及快速的调整输出电压。
实施例三
图25中示出本发明实施例三提供的单相高功因交流转直流电路的控制方法的实现流程。在该实施例中，是以控制器的处理过程为例进行说明。
如图25所示，在该实施例中，控制器的处理过程详述如下：
步骤S251，输出预设占空比的控制信号至谐振式直流至直流转换器，控制谐振式直流至直流转换器开启或关闭。
步骤S252，根据同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、谐振式直流至直流转换器的输入电压和谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制同步升压式转换器开启或关闭。
步骤S253，根据同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和同步降压式转换器的输出电流，控制同步降压式转换器开启或关闭。
此外，在一个具体示例中，所述根据同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、谐振式直流至直流转换器的输入电压和谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制同步升压式转换器开启或关闭包括：
根据第一感测电压和所述第一预设输出电压参考值得到调整信号，所述第一感测电压根据所述同步升压式转换器的输出电压和预设电压感测比例确定；
根据电流命令和第一感测电流得到第一控制电压，所述电流命令根据所述调整信号和第二感测电压确定，所述第一感测电流根据所述谐振式直流至直流转换器的输出电流和预设电流感测比例确定，所述第二感测电压根据所述谐振式直流至直流转换器的输入电压和所述预设电压感测比例确定；
根据所述第一控制电压控制所述同步升压式转换器开启或关闭。
此外，在一个具体示例中，所述根据同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和同步降压式转换器的输出电流，控制同步降压式转换器开启或关闭包括：
根据第三感测电压和所述第二预设输出电压参考值得到电感电流命令，所述第三感测电压根据所述同步降压式转换器的输出电压和所述预设电压感测比例确定；
根据所述电感电流命令和第二感测电流得到第二控制电压，所述第二感测电流根据所述同步降压式转换器的输出电流和所述预设电流感测比例确定；
根据所述第二控制电压控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
从以上描述可知，本实施例电路启动时市电不会直接对直流电容充电，无浪涌电流问题，PFC的输出直流电压亦较一般PFC为低，不会造成组件损毁，解决上述传统PFC电路的缺点，同时直流至直流转换器为同步降压式转换器，可精确及快速的调整输出电压。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述实施例中模块的具体工作过程，可以参考前述实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的模块，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种单相高功因交流转直流电路，其特征在于，包括第一整流电路、谐振式直流至直流转换器、同步升压式转换器、同步降压式转换器和控制器；
所述第一整流电路的输入端连接交流电源，所述第一整流电路的输出端连接所述谐振式直流至直流转换器的输入端，所述谐振式直流至直流转换器的输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，所述同步升压式转换器的输出端连接所述同步降压式转换器的输入端，所述同步降压式转换器的输出端连接负载；
所述控制器包括第一驱动电路、第二驱动电路和第三驱动电路；
第一驱动电路输出预设占空比的控制信号至所述谐振式直流至直流转换器，控制所述谐振式直流至直流转换器开启或关闭；
第二驱动电路根据所述同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、所述谐振式直流至直流转换器的输入电压和所述谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制所述同步升压式转换器开启或关闭；其中，所述第二驱动电路包括：
第一电压误差放大器，用于根据第一感测电压和所述第一预设输出电压参考值得到调整信号，所述第一感测电压根据所述同步升压式转换器的输出电压和预设电压感测比例确定；
第一电流误差放大器，用于根据电流命令和第一感测电流得到第一控制电压，所述电流命令根据所述调整信号和第二感测电压确定，所述第一感测电流根据所述谐振式直流至直流转换器的输出电流和预设电流感测比例确定，所述第二感测电压根据所述谐振式直流至直流转换器的输入电压和所述预设电压感测比例确定；
第一PWM，用于根据所述第一控制电压控制所述同步升压式转换器开启或关闭；
第三驱动电路根据所述同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和所述同步降压式转换器的输出电流，控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
2.根据权利要求1所述的单相高功因交流转直流电路，其特征在于，所述第三驱动电路包括：
第二电压误差放大器，用于根据第三感测电压和所述第二预设输出电压参考值得到电感电流命令，所述第三感测电压根据所述同步降压式转换器的输出电压和所述预设电压感测比例确定；
第二电流误差放大器，用于根据所述电感电流命令和第二感测电流得到第二控制电压，所述第二感测电流根据所述同步降压式转换器的输出电流和所述预设电流感测比例确定；
第二PWM，用于根据所述第二控制电压控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
3.根据权利要求1所述的单相高功因交流转直流电路，其特征在于，所述谐振式直流至直流转换器包括：
变压器，所述变压器包括初级侧和次级侧；
第一级电路，所述第一级电路的输入端连接交流电源，所述第一级电路的输出端连接所述初级侧，所述第一级电路包括并联的第一支路和第二支路，所述第一支路包括依次串联的第一开关管和第二开关管，所述第二支路包括依次串联的第一电容和第二电容，所述初级侧的第一连接点设置在所述第一开关管和所述第二开关管之间，所述初级侧的第二连接点设置在所述第一电容和所述第二电容之间；
第二级电路，所述第二级电路的输入端连接所述次级侧，所述第二级电路的输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，第二级电路包括第二整流电路，所述第二整流电路的输入端连接所述次级侧，所述第二整流电路的第一输出端连接所述同步升压式转换器的输入端，所述第二整流电路的第二输出端接地。
4.根据权利要求1所述的单相高功因交流转直流电路，其特征在于，所述同步升压式转换器包括第一电感、第三支路和第三电容，所述第三支路的一端分别连接所述第三电容的一端和所述同步降压式转换器的输入端，所述第三支路的另一端和所述第三电容的另一端接地，所述第三支路包括依次串联的第三开关管和第四开关管，所述第一电感的一端连接所述谐振式直流至直流转换器的输出端，所述第一电感的另一端连接在所述第三开关管和所述第四开关管之间。
5.根据权利要求1所述的单相高功因交流转直流电路，其特征在于，所述同步降压式转换器包括第二电感、第四支路和第四电容，所述第四支路的一端连接所述同步升压式转换器的输出端，所述第四支路的另一端接地，所述第四支路包括依次串联的第五开关管和第六开关管，所述第二电感的一端连接在所述第五开关管和所述第六开关管之间，所述第二电感的另一端分别所述第四电容的一端和负载，所述第四电容的另一端接地。
6.根据权利要求3所述的单相高功因交流转直流电路，其特征在于，所述第二级电路还包括第五电容，所述第二整流电路的第一输出端分别连接所述第五电容的一端和所述同步升压式转换器的输入端，所述第二整流电路的第二输出端和所述第五电容的另一端接地。
7.一种基于权利要求1-6任意一项所述的一种单相高功因交流转直流电路的控制方法，其特征在于，包括：
输出预设占空比的控制信号至谐振式直流至直流转换器，控制谐振式直流至直流转换器开启或关闭；
根据同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、谐振式直流至直流转换器的输入电压和谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制同步升压式转换器开启或关闭；其中，所述根据同步升压式转换器的输出电压、第一预设输出电压参考值、谐振式直流至直流转换器的输入电压和谐振式直流至直流转换器的输出电流，控制同步升压式转换器开启或关闭包括：根据第一感测电压和所述第一预设输出电压参考值得到调整信号，所述第一感测电压根据所述同步升压式转换器的输出电压和预设电压感测比例确定；根据电流命令和第一感测电流得到第一控制电压，所述电流命令根据所述调整信号和第二感测电压确定，所述第一感测电流根据所述谐振式直流至直流转换器的输出电流和预设电流感测比例确定，所述第二感测电压根据所述谐振式直流至直流转换器的输入电压和所述预设电压感测比例确定；根据所述第一控制电压控制所述同步升压式转换器开启或关闭；
根据同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和同步降压式转换器的输出电流，控制同步降压式转换器开启或关闭。
8.根据权利要求7所述的单相高功因交流转直流电路的控制方法，其特征在于，所述根据同步降压式转换器的输出电压、第二预设输出电压参考值和同步降压式转换器的输出电流，控制同步降压式转换器开启或关闭包括：
根据第三感测电压和所述第二预设输出电压参考值得到电感电流命令，所述第三感测电压根据所述同步降压式转换器的输出电压和所述预设电压感测比例确定；
根据所述电感电流命令和第二感测电流得到第二控制电压，所述第二感测电流根据所述同步降压式转换器的输出电流和所述预设电流感测比例确定；
根据所述第二控制电压控制所述同步降压式转换器开启或关闭。
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