CN106787860A - 一种单级隔离型三相pfc变换器 - Google Patents

一种单级隔离型三相pfc变换器 Download PDF

Info

Publication number
CN106787860A
CN106787860A CN201611261444.6A CN201611261444A CN106787860A CN 106787860 A CN106787860 A CN 106787860A CN 201611261444 A CN201611261444 A CN 201611261444A CN 106787860 A CN106787860 A CN 106787860A
Authority
CN
China
Prior art keywords
phases
phase
electric capacity
switching tube
inductance
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.)
Granted
Application number
CN201611261444.6A
Other languages
English (en)
Other versions
CN106787860B (zh
Inventor
� 赵
赵一
荣强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
HANGZHOU HEMAI POWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Original Assignee
HANGZHOU HEMAI POWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by HANGZHOU HEMAI POWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd filed Critical HANGZHOU HEMAI POWER ELECTRONIC TECHNOLOGY Co Ltd
Priority to CN201611261444.6A priority Critical patent/CN106787860B/zh
Publication of CN106787860A publication Critical patent/CN106787860A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN106787860B publication Critical patent/CN106787860B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/42—Circuits or arrangements for compensating for or adjusting power factor in converters or inverters
    • H02M1/4208—Arrangements for improving power factor of AC input
    • H02M1/4216—Arrangements for improving power factor of AC input operating from a three-phase input voltage
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H02M1/0058—Transistor switching losses by employing soft switching techniques, i.e. commutation of transistors when applied voltage is zero or when current flow is zero
    • 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
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02T90/10—Technologies relating to charging of electric vehicles
    • Y02T90/16—Information or communication technologies improving the operation of electric vehicles
    • Y02T90/167—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles, i.e. smartgrids as interface for battery charging of electric vehicles [EV] or hybrid vehicles [HEV]
    • 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
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S30/00—Systems supporting specific end-user applications in the sector of transportation
    • Y04S30/10—Systems supporting the interoperability of electric or hybrid vehicles
    • Y04S30/12—Remote or cooperative charging

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)

Abstract

单级隔离型三相PFC变换器，包括输入端电路和输出端电路；输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)；输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)。本发明仅用单级电路就实现了交流到直流转换的电气隔离，配合控制实现交流端单位功率因数的输入与恒压恒流恒功率的输出。电路相比传统两级结构，电路器件少、结构简单、高效可靠，并可大幅降低系统的体积和成本，控制系统简单，动态特性好，适用于高压直流UPS服务器电源和电动汽车直流充电的AC‑DC隔离转换场合。

Description

一种单级隔离型三相PFC变换器
技术领域
本发明涉及一种单级隔离型三相PFC变换器。
背景技术
传统的UPS系统中，电网输入通过AC-DC整流器与蓄电池相连，之后通过逆变器与静态开关输出。这样的系统存在可靠性低、维护和扩容困难、风险大以及转换效率低等缺点。高压直流电源方案逐渐成为了系统的主流，这现隔离型交流-直流变换。近年来，电动汽车直流充电模块电源系统发展迅速，该系统同样用到隔离型交流-直流变换器，因此隔离型交流输入直流输出的整流器成为工业界研究的热点。目前绝大部分整流器由两级系统构成，前级为PFC电路，实现单位功率因素电能输入并调节母线电压，后级为DC-DC电路实现电气隔离并调节控制输出电压与电流。
两级电路结构复杂成本高。一方面元器件数量多增加了系统的成本并降低了系统的可靠性，另一方面存在两套控制算法来控制电路级联工作，控制复杂且难以满足系统的动态性能。
发明内容
本发明要克服现有技术的上诉缺点，提供一种单级隔离型三相PFC变换器及其控制方法，结构简单控制方便，保证了电气隔离的同时实现了输出的恒压恒流控制和单位功率因数输入。
本发明所述的单级隔离型三相PFC变换器，包括输入端电路和输出端电路。
所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容C1及下母线电容C2构成。
所述的A相输入电路中，A相输入电感La的第一端与A相输电源相连，A相输入电感La的第二端与A相输入电容Ca第一端及A相变压器第一电感La1第一端相连，A相变压器第一电感La1第二端与A相第一开关管Sa1的源极、A相第四开关管Sa4的漏极及A相第三开关管Sa3的源极相连，A相第三开关管Sa3的漏极与A相第二开关管Sa2的漏极相连，A相第二开关管Sa2的源极与A相输入电容Ca1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，A相第一开关管Sa1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，A相第四开关管Sa4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的B相输入电路中，B相输入电感Lb的第一端与B相输电源相连，B相输入电感Lb的第二端与B相输入电容Cb第一端及B相变压器第一电感Lb1第一端相连，B相变压器第一电感Lb1第二端与B相第一开关管Sb1的源极、B相第四开关管Sb4的漏极及B相第三开关管Sb3的源极相连，B相第三开关管Sb3的漏极与B相第二开关管Sb2的漏极相连，B相第二开关管Sb2的源极与A相输入电容Cb1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，B相第一开关管Sb1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，B相第四开关管Sb4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的C相输入电路中，C相输入电感Lc的第一端与C相输电源相连，C相输入电感Lc的第二端与C相输入电容Cc第一端及C相变压器第一电感Lc1第一端相连，C相变压器第一电感Lc1第二端与C相第一开关管Sc1的源极、C相第四开关管Sc4的漏极及C相第三开关管Sc3的源极相连，C相第三开关管Sc3的漏极与C相第二开关管Sc2的漏极相连，C相第二开关管Sc2的源极与A相输入电容Cc1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，C相第一开关管Sc1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，C相第四开关管Sc4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的输出端电路由A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容Co及下构成。
所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感La2的第一端与A相第一二极管Da1的阳极及A相第二二极管Da2的阴相连，A相变压器第二电感La2的第二端与A相第二电容Ca2的第二端及A相第三电容Ca3的第一端相连，A相第一二极管Da1的阴极与A相第二电容Ca2的第一端及输出电容Co的第一端相连，A相第二二极管Da2的阳极与A相第三电容Ca3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
所述的B相输出电路中，B相变压器第二电感Lb2的第一端与B相第一二极管Db1的阳极及B相第二二极管Db2的阴相连，B相变压器第二电感Lb2的第二端与B相第二电容Cb2的第二端及A相第三电容Cb3的第一端相连，B相第一二极管Db1的阴极与B相第二电容Cb2的第一端及输出电容Co的第一端相连，B相第二二极管Db2的阳极与B相第三电容Cb3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
所述的C相输出电路中，C相变压器第二电感Lc2的第一端与C相第一二极管Dc1的阳极及C相第二二极管Dc2的阴相连，C相变压器第二电感Lc2的第二端与C相第二电容Cc2的第二端及A相第三电容Cc3的第一端相连，C相第一二极管Dc1的阴极与C相第二电容Cc2的第一端及输出电容Co的第一端相连，C相第二二极管Dc2的阳极与C相第三电容Cc3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
在A相电压处于正半周时，A相第一开关管Sa1与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第二开关管Sa2工作于零电压开通的软开关状态。
在A相电压处于负半周时，A相第四开关管Sa4与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第三开关管Sa3工作于零电压开通的软开关状态。
在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管Sb1与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管Sb2工作于零电压开通的软开关状态；
在B相电压处于负半周时，B相第四开关管Sb4与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第三开关管Sb3工作于零电压开通的软开关状态；
在C相输入电路的电压处于正半周时，C相第一开关管Sc1与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第二开关管Sc2工作于零电压开通的软开关状态；
在C相电压处于负半周时，C相第四开关管Sc4与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第三开关管Sc3工作于零电压开通的软开关状态；
ABC三相电路同时配合电网电压采样实现变换器的单位功率因数输入；
上母线电容C1的电压和下母线电容C2的电压与输出电容Co的电压相关，动态调节以降低开关管的损耗。
本发明的优点是：仅通过单级电路，即可实现电气隔离、单位功率因数输入、恒压或恒流或恒功率输出，一方面减少了系统器件，降低了系统成本并提高了系统的可靠性，另一方面通过简化电路实现了单级控制，进一步提高了系统的可靠性同时又提高了系统的动态响应速度。变压器即工作于正激工作状态又工作于反激工作状态，提高了磁性元件的利用率。母线电容电压与输出电容电压相关，动态调节可以降低电路的开关损耗。通过控制开关管的开关时序使第二开关管与第三开关管工作于零电压开通的软开关状态，降低了开关损耗。
附图说明
图1是本发明单级隔离型三相PFC变换器的输入端电路图；
图2是本发明的输出端电路图。
具体实施方式
参见图1、2，本发明的单级隔离型三相PFC变换器，包括：
所述的单级隔离型三相PFC变换器分为输入端电路和输出端电路两部分。
所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容C1及下母线电容C2构成。
所述的A相输入电路中，A相输入电感La的第一端与A相输电源相连，A相输入电感La的第二端与A相输入电容Ca第一端及A相变压器第一电感La1第一端相连，A相变压器第一电感La1第二端与A相第一开关管Sa1的源极、A相第四开关管Sa4的漏极及A相第三开关管Sa3的源极相连，A相第三开关管Sa3的漏极与A相第二开关管Sa2的漏极相连，A相第二开关管Sa2的源极与A相输入电容Ca1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，A相第一开关管Sa1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，A相第四开关管Sa4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的B相输入电路中，B相输入电感Lb的第一端与B相输电源相连，B相输入电感Lb的第二端与B相输入电容Cb第一端及B相变压器第一电感Lb1第一端相连，B相变压器第一电感Lb1第二端与B相第一开关管Sb1的源极、B相第四开关管Sb4的漏极及B相第三开关管Sb3的源极相连，B相第三开关管Sb3的漏极与B相第二开关管Sb2的漏极相连，B相第二开关管Sb2的源极与A相输入电容Cb1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，B相第一开关管Sb1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，B相第四开关管Sb4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的C相输入电路中，C相输入电感Lc的第一端与C相输电源相连，C相输入电感Lc的第二端与C相输入电容Cc第一端及C相变压器第一电感Lc1第一端相连，C相变压器第一电感Lc1第二端与C相第一开关管Sc1的源极、C相第四开关管Sc4的漏极及C相第三开关管Sc3的源极相连，C相第三开关管Sc3的漏极与C相第二开关管Sc2的漏极相连，C相第二开关管Sc2的源极与A相输入电容Cc1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，C相第一开关管Sc1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，C相第四开关管Sc4的源极与下母线电容C2的第二端相连。
所述的输出端电路由A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容Co及下构成。
所述的A相输出电路1中，A相变压器第二电感La2的第一端与A相第一二极管Da1的阳极及A相第二二极管Da2的阴相连，A相变压器第二电感La2的第二端与A相第二电容Ca2的第二端及A相第三电容Ca3的第一端相连，A相第一二极管Da1的阴极与A相第二电容Ca2的第一端及输出电容Co的第一端相连，A相第二二极管Da2的阳极与A相第三电容Ca3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
所述的B相输出电路2中，B相变压器第二电感Lb2的第一端与B相第一二极管Db1的阳极及B相第二二极管Db2的阴相连，B相变压器第二电感Lb2的第二端与B相第二电容Cb2的第二端及A相第三电容Cb3的第一端相连，B相第一二极管Db1的阴极与B相第二电容Cb2的第一端及输出电容Co的第一端相连，B相第二二极管Db2的阳极与B相第三电容Cb3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
所述的C相输出电路3中，C相变压器第二电感Lc2的第一端与C相第一二极管Dc1的阳极及C相第二二极管Dc2的阴相连，C相变压器第二电感Lc2的第二端与C相第二电容Cc2的第二端及A相第三电容Cc3的第一端相连，C相第一二极管Dc1的阴极与C相第二电容Cc2的第一端及输出电容Co的第一端相连，C相第二二极管Dc2的阳极与C相第三电容Cc3的第二端及输出电容Co的第二端相连。
在A相输入电路的电压处于正半周时，A相第一开关管Sa1与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第二开关管Sa2工作于零电压开通的软开关状态。
在A相电压处于负半周时，A相第四开关管Sa4与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第三开关管Sa3工作于零电压开通的软开关状态。
在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管Sb1与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管Sb2工作于零电压开通的软开关状态；
在B相电压处于负半周时，B相第四开关管Sb4与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第三开关管Sb3工作于零电压开通的软开关状态；
在C相输入电路的电压处于正半周时，C相第一开关管Sc1与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第二开关管Sc2工作于零电压开通的软开关状态；
在C相电压处于负半周时，C相第四开关管Sc4与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第三开关管Sc3工作于零电压开通的软开关状态；
ABC三相电路同时配合电网电压采样实现变换器的单位功率因数输入；
上母线电容C1的电压和下母线电容C2的电压与输出电容Co的电压相关，动态调节以降低开关管的损耗。
下面，以A相电路在A相输入电压的正半周期为例阐述电路的工作情况。在此工作状态下，A相第三开关管Sa3保持一直开通状态，A相第四开关管Sa4保持关断状态
工作状态1：电路处于A相第一开关管Sa1关断，第二开关管Sa2导通的稳定工作状态。此时一方面向A相变压器的励磁电感充电，另一方面电能通过A相变压器的第二电感La2、和A相第二二级管Da2向A相第三电容Ca3充电，同时能量向输出端传递。向A相第三电容充电过程可能结束也可能一直持续，与电路参数及开关周期相关。如果充电过程结束可使二极管电流自然过零，无反向恢复。
工作状态2：在某一时刻关断A相第二开关管Sa2，A相变压器的漏感能量通过A相第一开关管Sa1向上母线电容C1传递，之后A相变压器的励磁电感能量向输出电路转移，通过A相变压器的第二电感La2、A相第一二极管Da1向A相第二电容Ca2转移，与此同时能量向输出端传递。此过程持续至励磁电流下降到零，使电路的二极管电流自然过零，无反向恢复。
工作状态3：在某一时刻，A相第二开关管Sa2开通前，先使A相第一开关管Sa1导通，能量从上母线电容C1向输出端电路转移，当漏感电流足够大时关闭A相第一开关管Sa1，则漏感能量使A相第二开关管Sa2的体二极管导通，之后开通A相第二开关管Sa2，使其处于零电压开通的软开关状态。
之后电路回到工作状态1。
在A相输入电压为负压时，A相第一开关管Sa1保持关断，A相第二开关管Sa2保持开通。A相第三开关管Sa3与第四开关管Sa4配合开通关断，使能量向输出端电路传递，之前A相输入电压为正时类似。
ABC三相电路可以分成三相单独控制，也可以采用三相统一控制方式，通过调节占空比实现单位功能因数输入和稳定输出功能。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (1)

1.一种单级隔离型三相PFC变换器，其特征在于：
包括输入端电路和输出端电路；
所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)构成。
所述的A相输入电路中，A相输入电感(La)的第一端与A相输电源相连，A相输入电感(La)的第二端与A相输入电容(Ca)第一端及A相变压器第一电感(La1)第一端相连，A相变压器第一电感(La1)第二端与A相第一开关管(Sa1)的源极、A相第四开关管(Sa4)的漏极及A相第三开关管(Sa3)的源极相连，A相第三开关管(Sa3)的漏极与A相第二开关管(Sa2)的漏极相连，A相第二开关管(Sa2)的源极与A相输入电容(Ca1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，A相第一开关管(Sa1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，A相第四开关管(Sa4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；
所述的B相输入电路中，B相输入电感(Lb)的第一端与B相输电源相连，B相输入电感(Lb)的第二端与B相输入电容(Cb)第一端及B相变压器第一电感(Lb1)第一端相连，B相变压器第一电感(Lb1)第二端与B相第一开关管(Sb1)的源极、B相第四开关管(Sb4)的漏极及B相第三开关管(Sb3)的源极相连，B相第三开关管(Sb3)的漏极与B相第二开关管(Sb2)的漏极相连，B相第二开关管(Sb2)的源极与A相输入电容(Cb1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，B相第一开关管(Sb1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，B相第四开关管(Sb4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；
所述的C相输入电路中，C相输入电感(Lc)的第一端与C相输电源相连，C相输入电感(Lc)的第二端与C相输入电容(Cc)第一端及C相变压器第一电感(Lc1)第一端相连，C相变压器第一电感(Lc1)第二端与C相第一开关管(Sc1)的源极、C相第四开关管(Sc4)的漏极及C相第三开关管(Sc3)的源极相连，C相第三开关管(Sc3)的漏极与C相第二开关管(Sc2)的漏极相连，C相第二开关管(Sc2)的源极与A相输入电容(Cc1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，C相第一开关管(Sc1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，C相第四开关管(Sc4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；
所述的输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)；
所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感(La2)的第一端与A相第一二极管(Da1)的阳极及A相第二二极管(Da2)的阴相连，A相变压器第二电感(La2)的第二端与A相第二电容(Ca2)的第二端及A相第三电容(Ca3)的第一端相连，A相第一二极管(Da1)的阴极与A相第二电容(Ca2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，A相第二二极管(Da2)的阳极与A相第三电容(Ca3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；
所述的B相输出电路中，B相变压器第二电感(Lb2)的第一端与B相第一二极管(Db1)的阳极及B相第二二极管(Db2)的阴相连，B相变压器第二电感(Lb2)的第二端与B相第二电容(Cb2)的第二端及A相第三电容(Cb3)的第一端相连，B相第一二极管(Db1)的阴极与B相第二电容(Cb2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，B相第二二极管(Db2)的阳极与B相第三电容(Cb3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；
所述的C相输出电路中，C相变压器第二电感(Lc2)的第一端与C相第一二极管(Dc1)的阳极及C相第二二极管(Dc2)的阴相连，C相变压器第二电感(Lc2)的第二端与C相第二电容(Cc2)的第二端及A相第三电容(Cc3)的第一端相连，C相第一二极管(Dc1)的阴极与C相第二电容(Cc2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，C相第二二极管(Dc2)的阳极与C相第三电容(Cc3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；
在A相输入电路的电压处于正半周时，A相第一开关管(Sa1)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第二开关管(Sa2)工作于零电压开通的软开关状态；
在A相电压处于负半周时，A相第四开关管(Sa4)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第三开关管(Sa3)工作于零电压开通的软开关状态；
在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管(Sb1)与B相第二开关管(Sb2)及B相第三开关管(Sb3)配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管(Sb2)工作于零电压开通的软开关状态；
在B相电压处于负半周时，B相第四开关管(Sb4)与B相第二开关管(Sb2)及B相第三开关管(Sb3)配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第三开关管(Sb3)工作于零电压开通的软开关状态；
在C相输入电路的电压处于正半周时，C相第一开关管(Sc1)与C相第二开关管(Sc2)及C相第三开关管(Sc3)配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第二开关管(Sc2)工作于零电压开通的软开关状态；
在C相电压处于负半周时，C相第四开关管(Sc4)与C相第二开关管(Sc2)及C相第三开关管(Sc3)配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第三开关管(Sc3)工作于零电压开通的软开关状态；
ABC三相电路同时配合电网电压采样实现变换器的单位功率因数输入；
上母线电容(C1)的电压和下母线电容(C2)的电压与输出电容(Co)的电压相关，动态调节以降低开关管的损耗。
CN201611261444.6A 2016-12-30 2016-12-30 一种单级隔离型三相pfc变换器 Active CN106787860B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611261444.6A CN106787860B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种单级隔离型三相pfc变换器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201611261444.6A CN106787860B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种单级隔离型三相pfc变换器

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN106787860A true CN106787860A (zh) 2017-05-31
CN106787860B CN106787860B (zh) 2023-06-16

Family

ID=58953938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201611261444.6A Active CN106787860B (zh) 2016-12-30 2016-12-30 一种单级隔离型三相pfc变换器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106787860B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110336458A (zh) * 2019-05-10 2019-10-15 珠海格力电器股份有限公司 谐波治理电路、具有该电路的电源和空调器
CN110474316A (zh) * 2019-08-14 2019-11-19 珠海格力电器股份有限公司 直流微电网系统及其输出电压控制方法、装置
CN110556912A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 深圳市宝安任达电器实业有限公司 Ups三电平pfc拓扑电路及其控制方法
CN110556912B (zh) * 2019-09-16 2024-05-28 深圳市宝安任达电器实业有限公司 Ups三电平pfc拓扑电路及其控制方法

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952354B1 (en) * 2004-06-03 2005-10-04 System General Corp. Single stage PFC power converter
GB0604806D0 (en) * 2006-03-10 2006-04-19 Commergy Technologies Ltd A power converter
CN101783605A (zh) * 2010-03-05 2010-07-21 北京嘉昌机电设备制造有限公司 一种开关电源中输出吸收电路及开关电源
CN102263513A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 深圳市盛弘电气有限公司 一种ac-dc隔离变换电路
CN102594152A (zh) * 2012-02-27 2012-07-18 浙江大学 一种串联型半桥dc-dc变换器
CN203674732U (zh) * 2014-01-02 2014-06-25 艾伏新能源科技(上海)股份有限公司 T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统
CN203775030U (zh) * 2013-12-30 2014-08-13 杭州禾迈电力电子技术有限公司 一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器
CN206595910U (zh) * 2016-12-30 2017-10-27 杭州禾迈电力电子技术有限公司 一种单级隔离型三相pfc变换器

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6952354B1 (en) * 2004-06-03 2005-10-04 System General Corp. Single stage PFC power converter
GB0604806D0 (en) * 2006-03-10 2006-04-19 Commergy Technologies Ltd A power converter
CN101783605A (zh) * 2010-03-05 2010-07-21 北京嘉昌机电设备制造有限公司 一种开关电源中输出吸收电路及开关电源
CN102263513A (zh) * 2010-05-28 2011-11-30 深圳市盛弘电气有限公司 一种ac-dc隔离变换电路
CN102594152A (zh) * 2012-02-27 2012-07-18 浙江大学 一种串联型半桥dc-dc变换器
CN203775030U (zh) * 2013-12-30 2014-08-13 杭州禾迈电力电子技术有限公司 一种基于耦合电感的直流模块用高升压比变换器
CN203674732U (zh) * 2014-01-02 2014-06-25 艾伏新能源科技(上海)股份有限公司 T型三电平三相四桥臂光伏并网发电系统
CN206595910U (zh) * 2016-12-30 2017-10-27 杭州禾迈电力电子技术有限公司 一种单级隔离型三相pfc变换器

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110336458A (zh) * 2019-05-10 2019-10-15 珠海格力电器股份有限公司 谐波治理电路、具有该电路的电源和空调器
CN110474316A (zh) * 2019-08-14 2019-11-19 珠海格力电器股份有限公司 直流微电网系统及其输出电压控制方法、装置
CN110474316B (zh) * 2019-08-14 2024-05-10 珠海格力电器股份有限公司 直流微电网系统及其输出电压控制方法、装置
CN110556912A (zh) * 2019-09-16 2019-12-10 深圳市宝安任达电器实业有限公司 Ups三电平pfc拓扑电路及其控制方法
CN110556912B (zh) * 2019-09-16 2024-05-28 深圳市宝安任达电器实业有限公司 Ups三电平pfc拓扑电路及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN106787860B (zh) 2023-06-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104702093B (zh) 无桥功率因数校正电路
CN101582633B (zh) 三相升降压功率因数校正电路及其控制方法
CN101958657A (zh) 电源转换电路及设备、功率因数矫正电路交错控制方法
CN106887945A (zh) 单级谐振式隔离软开关升压功率因数校正电路及校正方法
CN104638971B (zh) 一种光伏并网逆变器及其控制方法
CN105958816B (zh) 一种多单元二极管电容网络和耦合电感高增益直流变换器
CN101707441A (zh) 图腾柱无桥电路系统及电流采样装置
CN104104252B (zh) 单级可升降压双Boost逆变器及其控制方法
CN103762873B (zh) 基于Boost变换器的高频隔离式三电平逆变器
CN103887981A (zh) 一种全桥dc-dc变换器
CN105186912B (zh) 一种两级式非隔离全桥并网逆变器
CN108235509B (zh) 一种集成降压Cuk和LLC电路的单级LED驱动电路
CN102739033A (zh) 交错并联三相pfc电路
CN102223099A (zh) 自适应三相平衡控制的级联型三相桥式变换器
CN105119516A (zh) 一种高升压增益准z源逆变器
CN107204717A (zh) 一种无桥升压型cuk pfc电路
CN105080723A (zh) 一种大功率高压脉冲产生电路
CN105141153A (zh) 一种三相整流升压电路及其控制方法以及不间断电源
CN104883075A (zh) 一种新型级联型6kV矿用高压防爆变频器
CN105262361B (zh) 一种两级式非隔离光伏并网逆变器及其控制方法
CN108964449A (zh) 一种新型ac-dc（dc-dc）电路及控制方法
CN107565814A (zh) 一种适用于燃料电池发电的高增益准z源开关升压逆变器
CN103683876B (zh) 一种七电平逆变器
CN106787860A (zh) 一种单级隔离型三相pfc变换器
CN103066865A (zh) 三相无桥功率因数校正交流-直流变换器

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
CB02 Change of applicant information

Address after: 310015 3rd floor, building 11, No. 18, Kangjing Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant after: Hangzhou Hemai Power Electronics Co.,Ltd.

Address before: 310015 3rd floor, building 11, No. 18, Kangjing Road, Gongshu District, Hangzhou City, Zhejiang Province

Applicant before: HOYMILES CONVERTER TECHNOLOGY CO.,LTD.

CB02 Change of applicant information
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant