CN101860191B - 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 - Google Patents
单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101860191B CN101860191B CN2009101339074A CN200910133907A CN101860191B CN 101860191 B CN101860191 B CN 101860191B CN 2009101339074 A CN2009101339074 A CN 2009101339074A CN 200910133907 A CN200910133907 A CN 200910133907A CN 101860191 B CN101860191 B CN 101860191B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- coupled
- diode
- voltage
- phase
- output
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
- Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
- Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P80/00—Climate change mitigation technologies for sector-wide applications
- Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier
Landscapes
- Rectifiers (AREA)
Abstract
本发明公开了一种单相双重升降压功率因数校正电路,包含一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收一输入电压,且具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压,一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该输入电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点。本发明揭露的一种单相/三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法,解决了传统单相三电位升降压功率因数校正电路中升压二极管在降压工作模式下通态损耗过大的问题。
Description
技术领域
本发明涉及一种单相/三相双重升降压功率因数校正电路(single-phase/three-phase dual buck-boost/buck PFC circuit)及其控制方法,尤其涉及一种具一单相三电位升降压功率因数校正电路(single-phasethree-level buck-boost PFC circuit)与一单相三电位降压功率因数校正电路(single-phase three-level buck PFC circuit)的单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法。
背景技术
近二十年来电力电子技术得到了飞速的发展,已广泛应用到电力、化工、通讯等领域。电力电子装置多数通过整流器连接到电力网,典型的整流器是由二极管或晶闸管(thyristor)组成的一种非线形电路,运行时会对电网造成严重的谐波污染和无功功率(reactive power),因此成为电力公害。电力电子装置已成为电力网最主要的谐波源之一。目前抑制谐波大都采取主动式方法,即设计一种高性能的功率因数校正(PFC)电路,具有输入电流正弦化、谐波含量低、功率因数高等特点。近年来功率因数校正电路已得到了很大的发展,并成为电力电子学研究的重要方向之一。
升压电路(boost circuit)是常用的功率因数校正电路之一,它具有架构简单,输入电磁干扰(EMI)滤波器小等优点,但只适用于输出电压大于输入电压峰值的场合。对于那些需要输入电压宽范围波动的应用场合,单级的boost电路则无能无力,所以buck/boost架构的PFC电路被广泛地用于这种场合,且输入电流能够很好地跟踪输入电压并具有较低的总谐波失真(THD)。图1为典型的单相三电位升降压功率因数校正电路,具有二极管D1-D2与D11-D14、开关S11-S14、电感L11-L12、输入电源Vin与输出电容C1-C2,并且输出一正电压+Vo与一负电压-Vo。其输出电压+Vo与-Vo理论上可以为任意值。
图1所示的电路上下完全对称,当输入电压Vin(瞬时值)大于零时,二极管D1导通,电流流过开关S11,电路上半部分工作;当输入电压Vin(瞬时值)小于零时,二极管D2导通,电路下半部分工作,电流从开关S12流回电力网。可见,在输入电压正负半周内,整个电路的控制是相对独立的。简单起见,下面以电路工作在输入电压正半周(Vin(瞬时值)>0)为例来分析其工作模式,负半周的情况同理可得。
当输入电压Vin(瞬时值)大于零时,图1的电路等效如图2所示,电路工作模式如下:
当输出电压大于输入电压峰值(为Vin的电压峰值)时,在这种运行条件下,输出电压始终高于输入电压,如图3(a)所示。该电路须运行于boost模式,即开关S11常通,二极管D11的阴极电压大于其阳极电压,不导通。
当输出电压小于输入电压峰值时,变换器会在buck和boost工作模式之间进行切换,如图3(b)所示。假设输入电压Vin和输出电压Vo的交点时刻分别为α和π-α(0<α<π/2),在区间(0,α)以及区间(π-α,π)内,输出电压大于输入电压,开关S11常通,二极管D11常关,该电路工作在boost模式;在区间(α,π-α)内,输出电压小于输入电压,开关S13常关,二极管D13常通,该电路工作在buck模式。
由上述分析可知,该电路工作在buck模式时二极管D13常通,其通态压降在电路满载条件下约为1.2V,消耗在二极管D13上的通态损耗会非常大。当输出电压一定时,输入电压越高,该电路工作在buck模式的时间越长,二极管D13的通态损耗就越大,故严重影响到整个系统效率的提升。
职是之故,发明人鉴于已知技术的缺失,乃思及改良发明的意念,终能发明出本案的“单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法”。
发明内容
本案的主要目的在于提供一种单相/三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法,可以解决传统单相三电位升降压功率因数校正电路中升压二极管在降压工作模式下通态损耗过大的问题,该三相双重升降压功率因数校正电路系利用三个独立的单相双重升降压功率因数校正电路来组成,由于具有一中线,故该第一、该第二与该第三单相双重升降压功率因数校正电路互不影响,彼此相互独立的运作;可用于改善三相升降压功率因数校正电路的总谐波失真与提高其效率,故本发明所提供的三相升降压功率因数校正电路相对地具有较高效率与提高了系统的功率密度;另具有每相电流单独控制,易于实现并联系统等优点。
本案的又一主要目的在于提供一种单相双重升降压功率因数校正电路,包含一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收一输入电压,且具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压,一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该输入电压,耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,且包含一整流电路,接收该输入电压,一第一降压电路,耦合于该整流电路、该第一输出端与该中点,以及一第二降压电路,耦合于该整流电路、该第二输出端与该中点,一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点。
根据上述的构想,该输入电压为一交流电压,且该第一与该第二输出电压分别具有一正电压值与一负电压值。
根据上述的构想,该单相三电位升降压功率因数校正电路包括一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端,以及一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端。
根据上述的构想,该整流电路包括一第七与一第八二极管,该第一降压电路包括一第五开关、一第九二极管与一第三电感,该第二降压电路包括一第六开关、一第十二极管与一第四电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第七二极管的该阳极耦合于该第八二极管的该阴极,该第十二极管的该阴极耦合于该第九二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第五开关的该第一端耦合于该第九二极管的该阴极,该第五开关的该第二端耦合于该第七二极管的该阴极,该第六开关的该第一端耦合于该第八二极管的该阳极,该第六开关的该第二端耦合于该第十二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第三电感的该第一端耦合于该第九二极管的该阴极,该第三电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第四电感的该第一端耦合于该第十二极管的该阳极,该第四电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第十二极管的该阴极。
本案的下一主要目的在于提供一种单相双重升降压功率因数校正电路,包含一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收一输入电压,且具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压,一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该输入电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点。
根据上述的构想,该单相三电位升降压功率因数校正电路包括一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端,以及一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端。
根据上述的构想,该单相三电位降压功率因数校正电路包括一第一至一第四二极管,一第一与一第二开关以及一第一与一第二电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,该第二电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第四二极管的该阴极。
本案的另一主要目的在于提供一种三相双重升降压功率因数校正电路,包含一第一单相双重升降压功率因数校正电路,接收一三相电压的一第一相电压,具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压,且包括一第一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收该第一相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,以及一第一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该第一相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,一第二单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第二相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,一第三单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第三相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点。
根据上述的构想,该第一相电压、该第二相电压与该第三相电压,分别为一A相电压、一B相电压与一C相电压,且该第一与该第二输出电压分别具有一正电压值与一负电压值。
根据上述的构想,该第二与该第三单相双重升降压功率因数校正电路分别包括一第二与一第三单相三电位升降压功率因数校正电路,且该第一至该第三单相三电位升降压功率因数校正电路的每一均包括一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端,以及一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端。
根据上述的构想,该第二与该第三单相双重升降压功率因数校正电路分别包括一第二与一第三单相三电位降压功率因数校正电路,该第一至该第三单相三电位降压功率因数校正电路的每一均包括一第一至一第四二极管,一第一与一第二开关以及一第一与一第二电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,该第二电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第四二极管的该阴极。
本案的下一主要目的在于提供一种用于一三相双重升降压功率因数校正电路的控制方法,其中该电路包括一第一单相双重升降压功率因数校正电路,接收一三相电压的一第一相电压,具一第一输出端、一中点、一第二输出端与一中线,该中线耦合于该中点,用以输出一第一与一第二输出电压,且该方法包含下列的步骤:当该第一相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第一相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第一相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及当该第一相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值。
根据上述的构想,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
根据上述的构想,该三相升降压功率因数校正电路更包括一第二单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第二相电压,且耦合于该第一输出端、该中点、该第二输出端与该中线,用以输出该第一与该第二输出电压,且该方法更包含下列的步骤:当该第二相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第二相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第二相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及当该第二相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值。
根据上述的构想,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
根据上述的构想,该三相升降压功率因数校正电路更包括一第三单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第三相电压,且耦合于该第一输出端、该中点、该第二输出端与该中线,用以输出该第一与该第二输出电压,且该方法更包含下列的步骤:当该第三相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第三相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;当该第三相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及当该第三相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值。
根据上述的构想,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
综上所述,本发明揭露的一种单相/三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法,解决了传统单相三电位升降压功率因数校正电路中升压二极管(boost diode)在降压(buck)工作模式下通态损耗过大的问题,亦改善了三相三电位升降压功率因数校正电路的总谐波失真(total harmonicdistortion:THD),提高了其效率。
为了让本发明的上述目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附图式,作详细说明如下:
附图说明
图1为显示一已知的单相三电位buck-boost PFC电路的电路图;
图2为显示输入电压在正半周时如图1所示的单相三电位buck-boostPFC电路的等效电路图;
图3(a)为显示如图1所示的单相三电位buck-boost PFC电路在输入电压峰值小于输出电压时的输入与输出电压的波形图;
图3(b)为显示如图1所示的单相三电位buck-boost PFC电路在输入电压峰值大于输出电压时的输入与输出电压的波形图;
图4为显示一依据本发明构想的第一较佳实施例的单相dualbuck-boost/buck PFC电路的电路图;
图5(a)为显示如图4所示的单相dual buck-boost/buck PFC电路在boost模式下工作的等效电路图;
图5(b)为显示如图4所示的单相dual buck-boost/buck PFC电路在buck模式下工作的等效电路图;以及
图6为显示一依据本发明构想的第二较佳实施例的三相dualbuck-boost/buck PFC电路的电路图。
具体实施方式
为了克服前述传统升降压功率因数校正(buck-boost PFC)电路的缺点,本发明提出了一种改进的拓扑结构双重升降压功率因数校正(dualbuck-boost/buck PFC)电路,如图4所示。图4中的电路可看成由两部分组成,其上半部分电路就是前面提到的buck-boost PFC电路,下半部分是buck电路。参见图4,其具有二极管Di,二极管Dj1-Dj2,二极管D13-D14,开关Sj1-Sj2,开关S13-S14,电感Lj1-Lj2(其中i=1-4,j=1-2),电容C1-C2以及一中线N,使电源的中点连接于PFC电路的中点(neutral point),该PFC电路的中点为该电容C1-C2的连接节点。改进后的dual buck-boost/buck电路利用buck和boost模式下输入电流分区控制的方法使得电路中boost二极管D13的通态损耗大大减少,在实际应用中可以选用额定电流较原拓扑更小的元件,从而降低了系统的成本;同时也进一步提高了系统的效率和功率密度。
图5(a)是输入电压大于零且工作在boost模式时(如图3(b)中,在区间(0,α)以及区间(π-α,π)内等部分)的等效电路图,由于Vin>0, 所以开关S11常通,开关S21常关,二极管D1导通,输入电流流经开关S11,此时仅仅只有开关S13工作。
图5(b)是输入电压大于零且工作在buck模式时的等效电路,由于Vin>0, 在区间(α,π-α)内,此时开关S11常关,开关S21开始工作,二极管D3导通。可见,在buck工作模式下,电流不再经过图1中boost二极管D13,故boost二极管D13上的通态损耗为0。同理,当输入电压小于零时,其工作原理与正半周的情形一致。
图6所示为一依据本发明构想的第二较佳实施例的三相dualbuck-boost/buck PFC电路的电路图。在图6中,其具有二极管DiA,二极管DiB,二极管DiC,二极管Dj1-Dj2,二极管Dk3-Dk4,开关Sj1-Sj2,开关Sk3-Sk4,电感Lj1-Lj2,其中i=1-4,j=1-6,k=1,3,5,电容C1-C2以及一中线N,使电源的中点连接于PFC电路的中点(neutral point),该PFC电路的中点为该电容C1-C2的连接节点。且该三相buck-boost PFC电路接收一三相输入电压,其具有一第一相电压(A相电压)Va、一第二相电压(B相电压)Vb与一第三相电压(C相电压)Vc,并产生一第一输出电压+Vo与一第二输出电压-Vo。
图6展示的电路因中线N的存在使得三个单相双重升降压电路相互独立,三相输入电压可通过三个模组独立运行。因此控制方法简单,在满足输入电流THD的同时可以保证系统的效率较高,并且由于输出电压的中点电位固定,即电网中点电压,因此也易于做到多个模组的并联控制。
综上所述,本发明揭露了一种单相/三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法,可以解决传统单相三电位升降压功率因数校正电路中升压二极管在降压工作模式下通态损耗过大的问题,该三相双重升降压功率因数校正电路系利用三个独立的单相双重升降压功率因数校正电路来组成,由于具有一中线,故该第一、该第二与该第三单相双重升降压功率因数校正电路互不影响,彼此相互独立的运作;可用于改善三相升降压功率因数校正电路的总谐波失真与提高其效率,故本发明所提供的三相升降压功率因数校正电路相对地具有较高效率与提高了系统的功率密度;另具有每相电流单独控制,易于实现并联系统等优点;因而确实有其创造性与新颖性。
是以,纵使本案已由上述的实施例所详细叙述而可由熟悉本技艺的人士任施匠思而为诸般修饰,然皆不脱如附权利要求所欲保护者。
Claims (15)
1.一种单相双重升降压功率因数校正电路,其特征在于,包含:
一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收一输入电压,且包含:
具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压;
一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极;
一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该
第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端;以及
一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端;以及
一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该输入电压,耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,且包含:
一整流电路,接收该输入电压;
一第一降压电路,耦合于该整流电路、该第一输出端与该中点;以及
一第二降压电路,耦合于该整流电路、该第二输出端与该中点。
2.如权利要求1所述的电路,其特征在于,更包括一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点,其中该输入电压为一交流电压,且该第一与该第二输出电压分别具有一正电压值与一负电压值。
3.如权利要求1所述的电路,其特征在于,该整流电路包括一第七与一第八二极管,该第一降压电路包括一第五开关、一第九二极管与一第三电感,该第二降压电路包括一第六开关、一第十二极管与一第四电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第七二极管的该阳极耦合于该第八二极管的该阴极,该第十二极管的该阴极耦合于该第九二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第五开关的该第一端耦合于该第九二极管的该阴极,该第五开关的该第二端耦合于该第七二极管的该阴极,该第六开关的该第一端耦合于该第八二极管的该阳极,该第六开关的该第二端耦合于该第十二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第三电感的该第一端耦合于该第九二极管的该阴极,该第三电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第四电感的该第一端耦合于该第十二极管的该阳极,该第四电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第十二极管的该阴极。
4.一种单相双重升降压功率因数校正电路,其特征在于,包含:
一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收一输入电压,且包含:
具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压;
一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极;
一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端;以及
一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端;以及
一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该输入电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端。
5.如权利要求4所述的电路,其特征在于,更包括一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点。
6.如权利要求4所述的电路,其特征在于,该单相三电位降压功率因数校正电路包括一第一至一第四二极管,一第一与一第二开关以及一第一与一第二电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,该第二电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第四二极管的该阴极。
7.一种三相双重升降压功率因数校正电路,其特征在于,包含:
一第一单相双重升降压功率因数校正电路,接收一三相电压的一第一相电压,具一第一输出端、一中点与一第二输出端,用以输出一第一与一第二输出电压,且包括:
一第一单相三电位升降压功率因数校正电路,接收该第一相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端;以及
一第一单相三电位降压功率因数校正电路,接收该第一相电压,且耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端;
一第二单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第二相电压,耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,且包括一第二单相三电位升降压功率因数校正电路;以及
一第三单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第三相电压,耦合于该第一输出端、该中点与该第二输出端,且包括一第三单相三电位升降压功率因数校正电路,其中该第一至该第三单相三电位升降压功率因数校正电路的每一均包括:
一第一至一第六二极管,每一该二极管具有一阳极与一阴极,其中该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,且该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极;
一第一至一第四开关,每一该开关具有一第一端与一第二端,其中该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,该第三开关的该第一端耦合于该第四二极管的该阴极,该第三开关的该第二端耦合于该第五二极管的该阳极,该第四开关的该第一端耦合于该第六二极管的该阴极,该第四开关的该第二端耦合于该第三开关的该第一端,该第五二极管的该阴极耦合于该第一输出端,该第六二极管的该阳极耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第三开关的该第一端;以及
一第一与一第二电感,每一该电感具有一第一与一第二端,其中该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第三开关的该第二端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,且该第二电感的该第二端耦合于该第四开关的该第一端。
8.如权利要求7所述的电路,其特征在于,更包括一第一输出电容,耦合于该第一输出端与该中点,一第二输出电容,耦合于该中点与该第二输出端,以及一中线,耦合于该中点,其中该第一相电压、该第二相电压与该第三相电压,分别为一A相电压、一B相电压与一C相电压,且该第一与该第二输出电压分别具有一正电压值与一负电压值。
9.如权利要求7所述的电路,其特征在于,该第二与该第三单相双重升降压功率因数校正电路分别包括一第二与一第三单相三电位降压功率因数校正电路,该第一至该第三单相三电位降压功率因数校正电路的每一均包括一第一至一第四二极管,一第一与一第二开关以及一第一与一第二电感,每一该二极管具有一阳极与一阴极,该第一与该第二二极管用于整流,该第一二极管的该阳极耦合于该第二二极管的该阴极,该第四二极管的该阴极耦合于该第三二极管的该阳极,每一该开关具有一第一端与一第二端,该第一开关的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一开关的该第二端耦合于该第一二极管的该阴极,该第二开关的该第一端耦合于该第二二极管的该阳极,该第二开关的该第二端耦合于该第四二极管的该阳极,每一该电感具有一第一与一第二端,该第一电感的该第一端耦合于该第三二极管的该阴极,该第一电感的该第二端耦合于该第一输出端,该第二电感的该第一端耦合于该第四二极管的该阳极,该第二电感的该第二端耦合于该第二输出端,且该中点耦合于该第四二极管的该阴极。
10.一种用于一三相双重升降压功率因数校正电路的控制方法,其特征在于,该电路包括一第一单相双重升降压功率因数校正电路,接收一三相电压的一第一相电压,具一第一输出端、一中点、一第二输出端与一中线,该中线耦合于该中点,用以输出一第一与一第二输出电压,且该方法包含下列的步骤:
当该第一相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第一相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第一相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及
当该第一相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第一单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值,其中该第一单相双重升降压功率因数校正电路为一如权利要求1所述的单相双重升降压功率因数校正电路。
11.如权利要求10所述的方法,其特征在于,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
12.如权利要求10所述的方法,其特征在于,该三相升降压功率因数校正电路更包括一第二单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第二相电压,且耦合于该第一输出端、该中点、该第二输出端与该中线,用以输出该第一与该第二输出电压,且该方法更包含下列的步骤:
当该第二相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第二相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第二相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及
当该第二相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第二单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值。
13.如权利要求12所述的方法,其特征在于,该第二单相双重升降压功率因数校正电路为一如权利要求1所述的单相双重升降压功率因数校正电路,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
14.如权利要求11所述的方法,其特征在于,该三相升降压功率因数校正电路更包括一第三单相双重升降压功率因数校正电路,接收该三相电压的一第三相电压,且耦合于该第一输出端、该中点、该第二输出端与该中线,用以输出该第一与该第二输出电压,且该方法更包含下列的步骤:
当该第三相电压的一正半周的一幅值小于该第一输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行一升压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第三相电压的一正半周的一幅值大于该第一输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行一降压,以据以输出该第一输出电压的该幅值;
当该第三相电压的一负半周的一幅值小于该第二输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压,以据以输出该第二输出电压的该幅值;以及
当该第三相电压的一负半周的一幅值大于该第二输出电压的一幅值时,使该第三单相双重升降压功率因数校正电路进行该降压,以据以输出该第二输出电压的该幅值。
15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,该第三单相双重升降压功率因数校正电路为一如权利要求1所述的单相双重升降压功率因数校正电路,当该单相双重升降压功率因数校正电路进行该升压时,该单相三电位升降压功率因数校正电路运作于一升压模式,且当该双重升降压功率因数校正电路进行该降压时,该单相三电位降压功率因数校正电路运作于一降压模式。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009101339074A CN101860191B (zh) | 2009-04-07 | 2009-04-07 | 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009101339074A CN101860191B (zh) | 2009-04-07 | 2009-04-07 | 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101860191A CN101860191A (zh) | 2010-10-13 |
CN101860191B true CN101860191B (zh) | 2013-01-02 |
Family
ID=42945897
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009101339074A Active CN101860191B (zh) | 2009-04-07 | 2009-04-07 | 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101860191B (zh) |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102684472A (zh) * | 2012-04-26 | 2012-09-19 | 华为技术有限公司 | 一种三相功率因数校正电路装置 |
EP2770624B1 (en) * | 2013-02-22 | 2017-02-22 | ABB Research Ltd. | Method and apparatus for producing three-phase current |
CN103683899B (zh) * | 2013-12-03 | 2016-08-03 | 天津航空机电有限公司 | 一种双极性输出的pfc拓扑电路及实现方法 |
CN105553249B (zh) * | 2016-01-05 | 2018-09-18 | 福州大学 | 宽电压范围低电压应力电流注入型三相功率因数校正电路 |
CN106452054A (zh) * | 2016-12-26 | 2017-02-22 | 上海展枭新能源科技有限公司 | 一种升降压dc/dc变换器及其对电路系统的升降压控制方法 |
DE102018201925A1 (de) * | 2018-02-07 | 2019-08-08 | Würth Elektronik eiSos Gmbh & Co. KG | Vorrichtung zur Gewinnung elektrischer Energie und Energieerzeuger mit einer derartigen Vorrichtung |
CN111342693B (zh) * | 2020-02-18 | 2021-07-13 | 上海海事大学 | 一种升降压型光伏并网逆变器 |
CN111682751B (zh) * | 2020-05-08 | 2021-05-07 | 杭州电子科技大学 | 一种共地式功率因数校正电路 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1909346A (zh) * | 2005-08-04 | 2007-02-07 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有三相功率因数校正的集成变换装置 |
CN101030734A (zh) * | 2006-12-31 | 2007-09-05 | 南京航空航天大学 | 单相和三相阻抗源升降压交/交变换器 |
-
2009
- 2009-04-07 CN CN2009101339074A patent/CN101860191B/zh active Active
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN1909346A (zh) * | 2005-08-04 | 2007-02-07 | 台达电子工业股份有限公司 | 具有三相功率因数校正的集成变换装置 |
CN101030734A (zh) * | 2006-12-31 | 2007-09-05 | 南京航空航天大学 | 单相和三相阻抗源升降压交/交变换器 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JP特开2005-45995A 2005.02.17 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101860191A (zh) | 2010-10-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101860191B (zh) | 单相与三相双重升降压功率因数校正电路及其控制方法 | |
US8760128B2 (en) | Three-phase boost-buck power factor correction converter | |
CN109167524B (zh) | 一种三相交直流升降压变换电路及其控制方法 | |
CN101582633B (zh) | 三相升降压功率因数校正电路及其控制方法 | |
TWI381619B (zh) | 單相與三相雙重升降壓功率因數校正電路及其控制方法 | |
CN101673957B (zh) | 并联不间断电源电路 | |
CN101860192B (zh) | 一种三态三电平pfc电路及多态三电平pfc电路 | |
CN103001511B (zh) | 一种电压变换器及其运行方法 | |
CN105553249B (zh) | 宽电压范围低电压应力电流注入型三相功率因数校正电路 | |
CN103414334B (zh) | PF为1的长寿命DCM Boost PFC变换器 | |
CN104578856A (zh) | 单级非隔离无电解电容双Zeta逆变器 | |
CN101834527B (zh) | 双级交换式电源转换电路 | |
CN209134309U (zh) | 一种三相交直流升降压变换电路 | |
CN108599346B (zh) | 一种三级式电动汽车充电电路 | |
Yan et al. | Quadratic boost PFC converter with fast dynamic response and low output voltage ripple | |
CN104796019B (zh) | 一种z源三电平pwm整流器及其控制方法 | |
CN103701325B (zh) | 一种针对半桥三电平直流变换器的电容电压控制电路 | |
Bashi et al. | Three-phase single switch power factor correction circuit with harmonic reduction | |
CN203377805U (zh) | 二极管中点箝位三电平变流器 | |
CN205249076U (zh) | 一种全桥型z源逆变器和光伏并网电路 | |
CN202679237U (zh) | 交错并联三相pfc电路 | |
CN202444413U (zh) | 一种低输出纹波的并联功率因数校正变换器 | |
Gou | Improved Topologies Towards Existing Types of Single Phase Rectifiers | |
US20230068053A1 (en) | Inverter device | |
CN106803684A (zh) | 宽输入并网逆变器的控制方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: DELTA ENERGY TECHNOLOGY (SHANGHAI) CO., LTD. |
|
C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20101203 Address after: Chinese Taiwan Taoyuan County mountain village road 31 No. 1 prosperous Applicant after: Delta Optoelectronics Inc. Co-applicant after: Delta Energy Technology (Shanghai) Co., Ltd. Address before: Chinese Taiwan Taoyuan County mountain village road 31 No. 1 prosperous Applicant before: Delta Optoelectronics Inc. |
|
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant |