CN102647097B - 电源设备 - Google Patents

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Abstract

提供了一种电源设备，使用该电源设备有可能根据多相交流电源的电压在整流电路之间切换，并且有可能适应多个电源电压。将N相(N是2或更大的自然数)交流电源的电压转换成直流电压的电源设备包括M(M是大于或等于1且小于或等于N的自然数)个整流电路，其中M个整流电路包括对交流电源的线电压整流，从而在交流电源的电压为预定值或更小时将其转换成第一预定值的直流电压的第一电路、以及对交流电源的相电压整流，从而在交流电源的电压超过预定值时将其转换成第二预定值的直流电压的第二电路，并且第一电路和第二电路以交流输入电流与交流电源的电压同相的方式操作。

Description

电源设备
技术领域
本发明涉及转换N相(N为2或更大的自然数)的电源设备。
背景技术
图3是用于示出日本专利No.3900444中所公开的电源设备的示图。电源设备使用三个整流电路来将三相交流电压转换成预定直流电压。接下来，通过转换所获取的直流电压由DC/DC转换器转换，并且被输出到公共负载。
在图3中，附图标记1a是三相交流电源，附图标记2a、2b和2c是整流电路，附图标记10a、10b和10c是隔离DC/DC转换器，而Cn是电容器。整流电路2a、2b和2c具有相同的电路配置，并且执行相同的电路操作。因此，在下文中，将用作为代表的整流电路2a来描述电路配置和电路操作。
三相交流电源1a是其中R相、S相和T相以星形连接且每一相包括端子R、S和T的电源。星形连接的电容器Cn连接到三相交流电源1a的端子R、S和T。
整流电路2a包括交流输入端子A1a、A2a和A3a，以及直流输出端子Pa和Na。端子A1a连接到三相交流电源1a的端子R。端子A2a连接到三相交流电源1a的端子S。端子A3a连接到电容器Cn的中性点。二极管D1a和D2a串联连接的第一串联电路、晶闸管Th1a和Th2a串联连接的第二串联电路、以及二极管D3a和D4a串联连接的第三串联电路并联连接在端子Pa和Na之间。第一串联电路的二极管D1a和D2a的连接点连接到端子A1a。第二串联电路的晶闸管Th1a和Th2a的连接点连接到端子A2a。第三串联电路的二极管D3a和D4a的连接点连接到端子A3a。
在以上所述的电路配置的情况下，当三相交流电源1a是200V电源时，导通(on)信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。因此，整流电路2a用作用第一串联电路和第二串联电路对三相交流电源1a的R相和S相线电压整流的电路。同时，当三相交流电源1a是400V电源时，截止(off)信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。因此，整流电路2a用作用第一串联电路和第三串联电路对三相交流电源1a的R相相电压整流的电路。
整流电路2b和整流电路2c具有与整流电路2a相同的电路配置。因此，整流电路2b用作当三相交流电源1a是200V电源时对S相和T相线电压整流的电路。整流电路2b用作当三相交流电源1a是400V电源时对S相相电压整流的电路。同样，整流电路2c用作当三相交流电源1a是200V电源时对T相和S相线电压整流的电路。整流电路2c用作当三相交流电源1a是400V电源时对T相相电压整流的电路。
作为其结果，当三相交流电源1a是200V电源时，从整流电路2a、2b和2c输出三相交流电源1a的线电压已被全波整流的电压。同样，当三相交流电源1a是400V电源时，从整流电路2a、2b和2c输出其中三相交流电源1a的相电压已被全波整流的电压。
DC/DC转换器10a连接到整流电路2a的直流输出端子Pa和Na。以相同的方式，DC/DC转换器10b连接到整流电路2b的直流输出端子Pb和Nb，而DC/DC转换器10c连接到整流电路2c的直流输出端子Pc和Nc。DC/DC转换器10a、10b和10c的输出端子并联连接，并且将直流输出电压供应给相同的负载。
根据JP-A-3900444中所公开的技术，整流电路2a、2b和2c是其中二极管以全波桥配置的电路、或者其中晶闸管和二极管以差动(hybrid)桥配置的电路。同样，一般而言，在DC/DC转换器的输入单元中设置由电感器和电容器构成的滤波电路。因此，整流电路2a、2b和2c的输入功率因数处于0.8至0.9的范围内。
作为其结果，存在三相交流电源1a与整流电路2a、2b和2c的电流容量增大以及电源设备的大小增大的问题。
发明内容
为了试图解决这种电源设备的问题，本发明的目的在于，提供具有高功率因数的小尺寸电源设备，其中可输入不同的交流电压。
为了实现该目的，本发明的一方面是使用M(M是大于或等于1且小于或等于N的自然数)个整流电路来将由N相(N是2或更大的自然数)构成的交流电源的电压转换成直流电压的电源设备，其中整流电路被配置成包括：通过输入与交流电源的线电压相同的相的交变电流来将交流电源的线电压转换成第一预定值的直流电压的第一电路；以及通过输入与交流电源的相电压相同的相的交变电流来将交流电源的相电压转换成第二预定值的直流电压的第二电路。
通过以此方式配置电源设备，整流电路交流输入功率因数取为约1.0的高功率因数是有可能的。作为其结果，有可能减少整流电路的电流容量，并且有可能减小电源设备的大小。
在本发明的该方面中，优选使整流电路在第一模式和第二模式中的任一模式下操作，在第一模式中停止第二电路的操作且使第一电路操作，而在第二模式中停止第一电路的操作且使第二电路操作。此外，优选使整流电路在交流电源电压的有效值为预定值或更小时在第一模式中操作，而在交流电源电压的有效值超过预定值时在第二模式中操作。
通过使电源设备以此方式操作，即使当电源设备连接到具有不同电源电压的交流电源时，也有可能用一个电源设备获取所需直流电压。
同样，在本发明的该方面中，优选使整流电路以直流电压的第一预定值和第二预定值相同的方式操作。
通过使整流电路以此方式操作，有可能减小设置在整流电路之后的级中的电压转换器电路的输入电压范围。
根据本发明，即使当电源设备连接到具有不同电源电压的交流电源时，整流电路交流输入具有高功率因数也是可能的。作为其结果，有可能提供具有高输入功率因数的小尺寸电源设备。
附图说明
图1是用于示出根据本发明的电源设备的第一实施例的示图；
图2是用于示出根据本发明的电源设备的第二实施例的示图；以及
图3是用于示出根据现有技术的电源设备的示图。
具体实施方式
在下文中，将参考图1和2给出对本发明的实施例的详细描述。图1和2中的与图3所示的电源设备中的组件相同的组件被给予相同的附图标记，并且省略其描述。
图1是用于示出根据本发明的电源设备的第一实施例的示图。在图1中，附图标记1b是三相交流电源，附图标记3a、3b和3c是整流电路，而附图标记10a、10b和10c是隔离DC/DC转换器。整流电路3a、3b和3c具有相同的电路配置，并且执行相同的电路操作。因此，在下文中，将以整流电路3a作为代表来描述电路配置和电路操作。
三相交流电源1b是其中R相、S相和T相以星形连接，且包括每一相的端子R、S和T以及中性点端子N的电源。
整流电路3a包括交流输入端子A1a、A2a和A3a，以及直流输出端子Pa和Na。端子A1a连接到三相交流电源1b的端子R。端子A2a连接到三相交流电源1b的端子S。端子A3a连接到三相交流电源1b的中性点N。
晶体管T1a和T2a串联连接的第一串联电路、晶闸管Th1a和Th2a串联连接的第二串联电路、晶闸管Th3a和Th4a串联连接的第三串联电路、以及电容器Ca并联连接在端子Pa和Na之间。二极管D1a和D2a分别并联连接到晶体管T1a和T2a。
第一串联电路的晶体管T1a和T2a的连接点经由电感器La连接到端子A1a。第二串联电路的晶闸管Th1a和Th2a的连接点连接到端子A2a。第三串联电路的晶闸管Th3a和Th4a的连接点连接到端子A3a。
此外，整流电路3a包括用于生成晶体管T1a和T2a以及晶闸管Th1a至Th4a的选通信号的控制电路CNTa。
第一电路由第一串联电路、第二串联电路和电感器La构成。同样，第二电路由第一串联电路、第三串联电路和电感器La构成。
在该电路配置的情况下，三相交流电源1b的交流电压被整流电路3a转换成第一预定值的直流电压。从整流电路3a输出的第一预定值的直流电压被输入到DC/DC转换器10a，并且被转换成第三预定值的直流电压。
在下文中，将给出对整流电路3a在三相交流电源1b是200V电源时的操作(第一模式操作)的描述。首先，当端子R的电压相对于三相交流电源1b的端子S为正时，截止信号被输入到晶闸管Th1a的栅极，而导通信号被输入到晶闸管Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a和Th4a的栅极。在此情形中，截止信号被输入到晶体管T1a的栅极，而脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T2a的栅极。
通过以上述方式控制第一至第三串联电路的半导体开关元件，当晶体管T2a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由电感器La、晶体管T2a和晶闸管Th2a到三相交流电源1b的端子S的路径流动。当晶体管T2a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由电感器La、二极管D1a、电容器Ca和晶闸管Th2a到三相交流电源1b的端子S的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第一预定值。
同时，当端子R的电压相对于三相交流电源1b的端子S为负时，导通信号被输入到晶闸管Th1a的栅极，而截止信号被输入到晶闸管Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a和Th4a的栅极。在此情形中，截止信号被输入到晶体管T2a的栅极。脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第一至第三串联电路的半导体开关元件，当晶体管T1a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子S经由晶闸管Th1a、晶体管T1a和电感器La到三相交流电源1b的端子R的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子S经由晶闸管Th1a、电容器Ca、二极管D2a和电感器La到三相交流电源1b的端子R的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第一预定值。
在上述操作中，输入到晶体管T1a和T2a的栅极的导通-截止信号被控制电路CNTa调节成使整流电路3a的输入电压和输入电流同相，且直流输出电压被维持在第一预定值。第一预定值大于在端子R和端子S中的任一端生成的线电压的幅值。
接下来，将给出对整流电路3a在三相交流电源1b是400V电源时的操作(第二模式操作)的描述。首先，当端子R的电压相对于三相交流电源1b的端子N为正时，截止信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a的栅极，而导通信号被输入到晶闸管Th4a的栅极。在此情形中，截止信号被输入到晶体管T1a的栅极，而脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T2a的栅极。
通过以上述方式控制第一至第三串联电路的半导体开关元件，当晶体管T2a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由电感器La、晶体管T2a和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。当晶体管T2a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由电感器La、二极管D1a、电容器Ca和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第二预定值。
同时，当端子R的电压相对于三相交流电源1b的端子N为负时，截止信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。导通信号被输入到晶闸管Th3a的栅极，而截止信号被输入到晶闸管Th4a的栅极。在此情形中，截止信号被输入到晶体管T2a的栅极。脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第一至第三串联电路的半导体开关元件，当晶体管T1a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子N经由晶闸管Th3a、晶体管T1a和电感器La到三相交流电源1b的端子R的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子N经由晶闸管Th3a、电容器Ca、二极管D2a和电感器La到三相交流电源1b的端子R的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第二预定值。
在上述操作中，输入到晶体管T1a和T2a的栅极的导通-截止信号被控制电路CNTa调节成使整流电路3a的输入电压和输入电流同相，且直流输出电压被维持在第二预定值。第二预定值大于在端子R和端子N中的任一端所生成的相电压的幅值。
DC/DC转换器10a将充电到第一预定值或第二预定值的电容器Ca两端的电压(第一预定值或第二预定值的直流电压)转换成第三预定值的直流电压，并且输出该电压。在此情况下，直流电压的第一预定值和第二预定值可以是相同的值，或者它们可以是不同的值。当直流电压的第一预定值和第二预定值是相同的值、或者这些值彼此接近时，有可能减小DC/DC转换器10a的输入电压范围。
整流电路3b和DC/DC转换器10b的电路、以及整流电路3c和DC/DC转换器10c的电路也执行与整流电路3a和DC/DC转换器10a的电路相同的操作。DC/DC转换器10a、10b和10c的输出端子并联连接，并且将直流输出电压供应给相同的负载。
交流电源1b的电压是200V还是400V可通过例如检测交流电源的线电压或相电压、在所监测值为等于300V或更小的值时确定它是200V电源、以及在所监测值超过等于300V的值时确定它是400V电源来确定。
在上述第一实施例中，不管三相交流电源1b的电源电压是200V还是400V，整流电路3a至3c的输入功率因数都可被维持在约1.0的高功率因数。为此，与由二极管构成的全波桥式整流电路或由晶闸管和二极管构成的差动桥式整流电路的输入电流相比，整流电路3a至3c的输入电流减小。由此，由于有可能减小电源设备的输入电流容量，因此有可能提供具有高功率因数的小尺寸电源设备。
图2是用于示出根据本发明的电源设备的第二实施例的示图。在图2中，附图标记1b是三相交流电源，附图标记4a、4b和4c是整流电路，而附图标记10a、10b和10c是隔离DC/DC转换器。整流电路4a、4b和4c具有相同的电路配置，并且执行相同的电路操作。因此，在下文中，将以整流电路4a作为代表来描述电路配置和电路操作。
整流电路4a包括交流输入端子A1a、A2a和A3a，以及直流输出端子Pa和Na。端子A1a连接到三相交流电源1b的端子R。端子A2a连接到三相交流电源1b的端子S。端子A3a连接到三相交流电源1b的中性点N。
二极管D1a和D2a串联连接的第一串联电路、晶闸管Th1a和Th2a串联连接的第二串联电路、晶闸管Th3a和Th4a串联连接的第三串联电路、以及电感器La和晶体管T1串联连接的第四串联电路并联连接在端子Pa和Na之间。第一串联电路的二极管D1a和D2a的连接点连接到端子A1a。第二串联电路的晶闸管Th1a和Th2a的连接点连接到端子A2a。第三串联电路的晶闸管Th3a和Th4a的连接点连接到端子A3a。第五串联电路并联连接到第四串联电路的晶体管T1a的任一端。第五串联电路的电容器Ca的两端连接到端子Pa和Na。
整流电路4a包括用于生成晶体管T1a以及晶闸管Th1a至Th4a的选通信号的控制电路CNTa。
第一电路由第一串联电路、第二串联电路、第四串联电路和第五串联电路构成。同样，第二电路由第一串联电路、第三至第五串联电路构成。
在该电路配置的情况下，三相交流电源1b的交流电压被整流电路4a转换成第一预定值的直流电压。从整流电路4a输出的第一预定值的直流电压被输入到DC/DC转换器10a中，并且被转换成第三预定值的直流电压。
在下文中，将给出对整流电路4a在三相交流电源1b是200V电源时的操作(第一模式操作)的描述。首先，当三相交流电源1b的端子R的电压相对于端子S为正时，截止信号被输入到晶闸管Th1a的栅极，而导通信号被输入到晶闸管Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a和Th4a的栅极。在此情形中，脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第二至第四串联电路的半导体开关元件，当晶体管T2a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、晶体管T1a和晶闸管Th2a到三相交流电源1b的端子S的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、二极管D3、电容器Ca和晶闸管Th2a到三相交流电源1b的端子S的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第一预定值。
同时，当三相交流电源1b的端子R的电压相对于端子S为负时，导通信号被输入到晶闸管Th1a的栅极，而截止信号被输入到晶闸管Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a和Th4a的栅极。在此情形中，脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第二至第四串联电路的半导体开关元件，当晶体管T1a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子S经由晶闸管Th1a、电感器La、晶体管T1a和二极管D2a到三相交流电源1b的端子R的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子S经由晶闸管Th1a、电感器La、二极管D3a、电容器Ca和二极管D2a到三相交流电源1b的端子R的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第一预定值。
在上述操作中，输入到晶体管T1a的栅极的导通-截止信号被控制电路CNTa调节成使整流电路4a的输入电压和输入电流同相，且直流输出电压被维持在第一预定值。第一预定值大于在端子R和端子S中的任一端所生成的线电压的幅值。
接下来，将给出对整流电路4a在三相交流电源1b是400V电源时的操作(第二模式操作)的描述。首先，当三相交流电源1b的端子R的电压相对于端子N为正时，截止信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。截止信号被输入到晶闸管Th3a的栅极，而导通信号被输入到晶闸管Th4a的栅极。在此情形中，脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第二至第四串联电路的半导体开关元件，当晶体管T1a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、晶体管T1a和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、二极管D3、电容器Ca和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第二预定值。
同时，当三相交流电源1b的端子R的电压相对于端子N为负时，截止信号被输入到晶闸管Th1a和Th2a的栅极。导通信号被输入到晶闸管Th3a的栅极，而截止信号被输入到晶闸管Th4a的栅极。在此情形中，脉宽调制的导通-截止信号被输入到晶体管T1a的栅极。
通过以上述方式控制第二至第四串联电路的半导体开关元件，当晶体管T1a导通时，电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、晶体管T1a和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。当晶体管T1a截止时，已沿着上述路径流动的电流沿着从三相交流电源1b的端子R经由二极管D1a、电感器La、二极管D3、电容器Ca和晶闸管Th4a到三相交流电源1b的端子N的路径流动。电容器Ca通过该电流充电到第二预定值。
在上述操作中，输入到晶体管T1a的栅极的导通-截止信号被控制电路CNTa调节成使整流电路4a的输入电压和输入电流相相，且直流输出电压被维持在第二预定值。第二预定值大于在端子R和端子N中的任一端所生成的相电压的幅值。
DC/DC转换器10a将充电到第一预定值或第二预定值的直流电压转换成第三预定值的直流电压，并且输出该电压。在此情况下，第一预定值和第二预定值可以是相同的值，或者它们可以是不同的值。当直流电压的第一预定值和第二预定值是相同的值、或者这些值彼此接近时，有可能减小DC/DC转换器10a的输入电压范围。
整流电路3b和DC/DC转换器10b的电路、以及整流电路3c和DC/DC转换器10c的电路也执行与整流电路3a和DC/DC转换器10a的电路相同的操作。DC/DC转换器10a、10b和10c的输出端子并联连接，并且将直流输出电压供应给相同的负载。
交流电源1b的电压是200V还是400V可通过例如检测交流电源的线电压或相电压、在所监测值为等于300V或更小的值时确定它是200V电源、以及在所监测值超过等于300V的值时确定它是400V电源来确定。
在上述第二实施例中，不管三相交流电源1b的电源电压是200V还是400V，整流电路4a至4c的输入功率因数都可被维持在约1.0的高功率因数。为此，与由二极管构成的全波桥式整流电路或由晶闸管和二极管构成的差动桥式整流电路的输入电流相比，整流电路4a至4c的输入电流减小。由此，由于有可能减小电源设备的输入电流容量，因此有可能提供具有高功率因数的小尺寸电源设备。
在第一实施例和第二实施例中，由图3所示的整流电路2a的二极管D3a和D4a构成的第三串联电路用由晶闸管Th3a和Th4a构成的串联电路替换。通过这样做，有可能选择第一模式或第二模式，并且不管整流电路正在哪一种模式中操作，都有可能提供具有高功率因数的电源设备。
同样，在第一实施例和第二实施例中，已给出对根据本发明的电源设备的描述，其中三相交流电源作为200V电源或400V电源。然而，电源的组合不限于此，电源可以是100V电源和200V电源，或者可以是另一电源组合。
同样，本发明不限于三相交流电源的电源设备，其可应用于将由N相(N是2或更大的自然数)构成的交流电源的电压转换成直流电压的电源设备。此外，本发明不限于对N相交流电源的所有相和线电压整流的电源设备，其可以是对预定相电压和线电压整流的电源设备。

Claims (8)

1.一种使用M个整流电路来将由N相构成的交流电源的电压转换成直流电压的电源设备，其特征在于，
所述整流电路包括：
连接到所述交流电源的一个预定相的第一交流输入端；
连接到所述交流电源的另一预定相的第二交流输入端；
连接到所述交流电源的中性点的第三交流输入端；
正侧和负侧直流输出端；
第一串联电路，其中第一和第二半导体开关元件串联连接，该第一和第二半导体开关元件各自反并联连接有整流元件、且它们的连接点连接至所述第一交流输入端；
第二串联电路，其中第三和第四半导体开关元件串联连接，且它们的连接点连接至所述第二交流输入端；
第三串联电路，其中第一和第二晶闸管串联连接，且它们的连接点连接至所述第三交流输入端；
电容器；以及
电感器，并且其中
所述第一至第三串联电路和所述电容器并联连接在所述正侧和负侧直流输出端之间，并且
所述电感器连接在所述第一交流输入端与所述第一串联电路的第一半导体开关元件和第二半导体开关元件的连接点之间，
其中，N是2或更大的自然数，M是大于或等于1且小于或等于N的自然数。
2.如权利要求1所述的电源设备，其特征在于，
所述整流电路在下述模式中的任一模式下操作：
通过使所述第二串联电路的第三和第四半导体开关元件进入导通状态、所述第三串联电路的第一和第二晶闸管进入非导通状态、所述第一串联电路的第一和第二半导体开关元件之中的一个截止、使另一个执行导通-截止操作、以及输入与所述交流电源的线电压相同的相的交变电流，将所述交流电源的线电压转换成第一预定值的直流电压的第一模式；以及
通过使所述第二串联电路的第三和第四半导体开关元件进入非导通状态、所述第三串联电路的第一和第二晶闸管进入导通状态、所述第一串联电路的第一和第二半导体开关元件之一截止、使另一个执行导通-截止操作、以及输入与所述交流电源的相电压相同的相的交变电流，将所述交流电源的相电压转换成第二预定值的直流电压的第二模式。
3.如权利要求2所述的电源设备，其特征在于，
所述整流电路在所述交流电源的电压的有效值为预定值或更小时在所述第一模式中操作，而在所述交流电源的电压的有效值超过所述预定值时在所述第二模式中操作。
4.如权利要求2或3所述的电源设备，其特征在于，
所述直流电压的第一预定值和第二预定值相同。
5.一种使用M个整流电路来将由N相构成的交流电源的电压转换成直流电压的电源设备，其特征在于，
所述整流电路包括：
连接到所述交流电源的一个预定相的第一交流输入端；
连接到所述交流电源的另一预定相的第二交流输入端；
连接到所述交流电源的中性点的第三交流输入端；
正侧和负侧直流输出端；
第一串联电路，其中第一和第二整流元件串联连接，并且所述第一和第二整流元件的连接点连接到所述第一交流输入端；
第二串联电路，其中第一和第二半导体开关元件串联连接，并且所述第一和第二半导体开关元件的连接点连接到所述第二交流输入端；
第三串联电路，其中第一和第二晶闸管串联连接，并且所述第一和第二晶闸管的连接点连接到所述第三交流输入端；
第四串联电路，其中电感器和第五半导体开关元件串联连接；以及
第五串联电路，其中第三整流元件和电容器串联连接，并且其中
所述第一至第四串联电路并联连接在所述正侧和负侧直流输出端之间，并且
所述第五串联电路连接到所述第四串联电路的第五半导体开关元件的两端，
其中，N是2或更大的自然数，M是大于或等于1且小于或等于N的自然数。
6.如权利要求5所述的电源设备，其特征在于，
所述整流电路在下述模式中的任一模式下操作：
通过使所述第二串联电路的第一和第二半导体开关元件进入导通状态、所述第三串联电路的第一和第二晶闸管进入非导通状态、使所述第四串联电路的第五半导体开关元件执行导通-截止操作、以及输入与所述交流电源的线电压相同的相的交变电流，将所述交流电源的线电压转换成第一预定值的直流电压的第一模式；以及
通过使所述第二串联电路的第一和第二半导体开关元件进入非导通状态、所述第三串联电路的第一和第二晶闸管进入导通状态、使所述第四串联电路的第五半导体开关元件执行导通-截止操作、以及输入与所述交流电源的相电压相同的相的交变电流，将所述交流电源的相电压转换成第二预定值的直流电压的第二模式。
7.如权利要求6所述的电源设备，其特征在于，
所述整流电路在所述交流电源的电压的有效值为预定值或更小时在所述第一模式中操作，而在所述交流电源的电压的有效值超过所述预定值时在所述第二模式中操作。
8.如权利要求6或7所述的电源设备，其特征在于，
所述直流电压的第一预定值和第二预定值相同。
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Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014141487A1 (ja) * 2013-03-15 2014-09-18 富士電機株式会社 無停電電源装置
EP3968511A1 (en) * 2013-09-04 2022-03-16 General Electric Technology GmbH Power converter
EP2869445A1 (en) 2013-11-01 2015-05-06 DET International Holding Limited Adaptable rectifier arrangement for operation with different AC grids
US9742272B2 (en) * 2014-06-24 2017-08-22 Fuji Electric Co., Ltd. AC-DC converter
US9374016B2 (en) * 2014-06-24 2016-06-21 Fuji Electric Co., Ltd. AC-DC converter
US9780646B2 (en) * 2015-03-24 2017-10-03 Marotta Controls, Inc. Switch mode power converter for three phase power
CN104836463B (zh) * 2015-04-30 2018-01-05 华南理工大学 基于三相pwm整流与多单元不控整流的混合变换系统
US9893644B1 (en) * 2016-11-15 2018-02-13 International Business Machines Corporation Electric power devices with automatically established input voltage connection configuration
RU2633966C1 (ru) * 2016-11-30 2017-10-20 Юрий Борисович Соколов Источник питания от многофазной сети переменного тока с коррекцией гармонических колебаний
CN110771024B (zh) * 2017-04-21 2022-12-06 Abb电动交通有限公司 用于对电力负载供电的变流器系统
FR3068547B1 (fr) * 2017-06-30 2019-08-16 Stmicroelectronics (Tours) Sas Convertisseur ac/dc reversible a thyristors
US10530173B2 (en) * 2017-09-21 2020-01-07 Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. Charging device and control method therefor
US10855216B2 (en) * 2018-09-10 2020-12-01 Hamilton Sundstrand Corporation Voltage regulation of multi-phase permanent magnet generator
JP7386431B2 (ja) * 2020-03-30 2023-11-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 スイッチング装置、スイッチング電源装置、及び車両
US11811301B1 (en) * 2023-07-20 2023-11-07 Ravisekhar Raju AC solid-state transformer with DC-DC converters
CN117318504B (zh) * 2023-11-28 2024-02-09 深圳市永联科技股份有限公司 单级多路交直流转换电路

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449176A (en) * 1982-05-26 1984-05-15 General Electric Company Single phase regeneration with a polyphase rectification power circuit
CN101889386A (zh) * 2007-12-04 2010-11-17 松下电器产业株式会社 电源装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4805082A (en) * 1988-03-14 1989-02-14 Westinghouse Electric Corp. Regenerative two-quadrant converter
JPH0731150A (ja) * 1993-07-09 1995-01-31 Shindengen Electric Mfg Co Ltd スイッチング電源装置
US5784269A (en) * 1997-02-21 1998-07-21 Lucent Technologies, Inc. Three phase high power factor converter using phase selection circuit
JP3900444B2 (ja) * 1998-03-25 2007-04-04 新電元工業株式会社 三相広範囲入力電力変換回路
US6049473A (en) * 1999-02-11 2000-04-11 Delta Electronics, Inc. Harmonic-injection control technique for three-phase, discontinuous-conduction-mode, high-power-factor boost rectifiers with improved line-transient response
JP3821270B2 (ja) * 2000-06-08 2006-09-13 富士電機システムズ株式会社 Ｐｗｍ整流装置
US8363434B2 (en) * 2009-12-22 2013-01-29 Logah Technology Corp. Interleaved bridgeless power factor corrector and controlling method thereof
US8309878B2 (en) * 2009-12-30 2012-11-13 Itt Manufacturing Enterprises, Inc. Universal input power supply utilizing parallel power modules

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4449176A (en) * 1982-05-26 1984-05-15 General Electric Company Single phase regeneration with a polyphase rectification power circuit
CN101889386A (zh) * 2007-12-04 2010-11-17 松下电器产业株式会社 电源装置

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