WO2013159539A1 - 一种电路及其控制方法 - Google Patents

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刘培国
费珍福
石鹏
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华为技术有限公司
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    • Y02P80/10—Efficient use of energy, e.g. using compressed air or pressurized fluid as energy carrier

Definitions

  • the present invention relates to circuit technology, and more particularly to a circuit and a control method therefor.
  • the three-phase Vienna PFC circuit generally applied to the UPS mainly includes: A phase 101, B phase 102 and C phase 103 of the three-phase AC power supply (AC), battery positive BAT+ and battery negative BAT-, selection switch Kl, ⁇ 2 and ⁇ 3, inductors L1, L2 and L3, diodes D1, D2, D3, D4, D5 and D6, switching transistors Ql, Q2 and Q3, capacitors CI and C2 and zero line N, where K1 is selectable Connect to phase A or ⁇ +, K2 can be connected to phase B or not, and K3 can be connected to phase C or BAT.
  • the mains operation of this three-phase Vienna PFC circuit is mainly accomplished by two positive and negative half-wave Boost circuits. The mains operation of each phase in the three-phase circuit is the same.
  • the current flow direction is: N ⁇ C2 ⁇ D6 ⁇ L3 ⁇ K3 ⁇ BAT ⁇ .
  • the B-phase inductor L2 and the switching tube are limited.
  • the invention provides a circuit and a control method thereof, which reduce the capacitance ripple in the circuit.
  • a circuit comprising four bridge arm units and two capacitors, the four bridge arm units being a first bridge arm unit, a second bridge arm unit, a third bridge arm unit and a fourth bridge arm unit, respectively
  • the two capacitors are respectively a first capacitor and a second capacitor;
  • Each of the bridge arm units includes two diodes, an inductor and a switch tube, and the two diodes are respectively a first diode and a second diode, and the anode of the first diode is connected to the first a cathode of the diode, a connection between the first diode and the second diode is respectively connected to the first port of the inductor and the first port of the switch tube, and the switch tube a second port is connected to the zero line N; a cathode of the first diode is connected to the first port of the first capacitor, and a cathode of the second diode is connected to the first port of the second capacitor, a second port of a capacitor and a second port of the second capacitor are respectively connected to a neutral line N;
  • a second port of the inductance of the first bridge arm unit for connecting a first phase AC power source of the three-phase power source
  • the second port of the inductance of the fourth bridge arm unit is for connecting a third phase AC power source of the three-phase power source.
  • a circuit control method includes:
  • FIG. 1 is a schematic structural view of a conventional three-phase Vienna PFC circuit
  • FIG. 2 is a schematic structural view of a circuit of the present invention
  • Figure 3 is a schematic view showing the connection of a battery power source
  • FIG. 4 is a flow chart showing a circuit control method of the present invention.
  • Embodiments of the present invention provide a circuit and a control method thereof. The invention will now be described in detail by way of examples.
  • the utility model comprises four bridge arm units and two capacitors, wherein the four bridge arm units are respectively a first bridge arm unit, a second bridge arm unit, a third bridge arm unit and a fourth bridge arm unit, wherein the two capacitors respectively Is a first capacitor and a second capacitor;
  • Each of the bridge arm units includes two diodes, an inductor and a switch tube, and the two diodes are respectively a first diode and a second diode, and the anode of the first diode is connected to the first a cathode of the diode, a connection between the first diode and the second diode is respectively connected to the first port of the inductor and the first port of the switch tube, and the switch tube a second port is connected to the zero line N; a cathode of the first diode is connected to the first port of the first capacitor, and a cathode of the second diode is connected to the first port of the second capacitor, a second port of a capacitor and a second port of the second capacitor are respectively connected to a neutral line N;
  • a second port of the inductance of the first bridge arm unit for connecting a first phase AC power source of the three-phase power source
  • the second port of the inductance of the fourth bridge arm unit is for connecting a third phase AC power source of the three-phase power source.
  • the first bridge arm unit includes an inductor L1, a diode D1 and a diode D5, and a switch transistor Q1.
  • the anode of the diode D1 is connected to the cathode of the diode D5, and the junction of the diode D1 and the diode D5 is respectively connected to the inductor L1.
  • a port and a first port of the switch Q1, a second port of the switch Q1 is connected to the neutral line N; a cathode of the diode D1 is connected to the first port of the capacitor C1, and a cathode of the second diode is connected to the first port of the capacitor C2, The second port of the capacitor C1 and the second port of the capacitor C2 are respectively connected to the neutral line N.
  • the second bridge arm unit includes an inductor L2, a diode D2 and a diode D6, and a switch tube Q2.
  • the internal device of the second bridge arm unit is connected in the same manner as the device of the first bridge arm unit, and will not be described herein.
  • the third bridge arm unit includes an inductor L3, a diode D3 and a diode D7, and a switch tube Q3.
  • the internal device of the third bridge arm unit is connected in the same manner as the device of the first bridge arm unit, and details are not described herein.
  • the fourth bridge arm unit includes an inductor L4, a diode D4 and a diode D8, and a switch tube Q4.
  • the internal device of the fourth bridge arm unit is connected in the same manner as the device of the first bridge arm unit, and details are not described herein.
  • the second port of the inductor L1 of the first bridge arm unit serves as an input end of the first bridge arm unit, and the first phase AC power source 201 can be connected through the selection switch K1.
  • the second port of the inductor L2 of the second bridge arm unit serves as an input end of the second bridge arm unit, and the second phase AC power source 202 can be connected through the selection switch K2.
  • the second port of the third bridge arm unit, L3, serves as the input end of the third bridge arm unit, and the second phase AC power source 202 can be connected through the selection switch K3.
  • the second port of the fourth bridge arm unit L4 is used as the input end of the fourth bridge arm unit, and the third phase AC power source 203 can be connected through the selection switch K4.
  • the second phase alternating current power source 202 inputs the second phase alternating current to the inductor L2 and the inductor L3, and the capacitor C1 is provided by interleaving the switching transistor Q2 and the switching transistor Q3.
  • Charging with C2, equivalent to improve the switching frequency of the circuit, higher switching frequency is beneficial to reduce the magnetic parameters and filtering parameters of the circuit, and reduce the ripple of the capacitor C1 and the capacitor C2.
  • the circuit further includes a first switch, the second port of the inductance of the first bridge arm unit is further configured to connect a positive direct current power source, and the first switch is used to make the inductance of the first bridge arm unit The second port is switched between connecting the first phase AC power source and connecting the positive DC power source;
  • the circuit further includes a second switch, the second port of the inductance of the second bridge arm unit is further configured to connect a positive DC power source, and the second switch is used to make a second inductance of the second bridge arm unit The port switches between connecting the second phase AC power source and connecting the positive DC power source;
  • the circuit further includes a third switch, the second port of the inductance of the third bridge arm unit is further configured to connect a negative DC power source, and the third switch is used to make a second inductance of the third bridge arm unit The port switches between connecting the second phase AC power source and connecting the negative DC power source;
  • the circuit further includes a fourth switch, the second port of the inductance of the fourth bridge arm unit is further configured to connect a negative DC power source, and the fourth switch is used to make a second inductance of the fourth bridge arm unit
  • the port switches between connecting the third phase AC power source and connecting the negative DC power source.
  • the second port of the inductor L1 of the first bridge arm unit serves as an input end of the first bridge arm unit, and the first phase AC power source 201 is connected through the selection switch K1.
  • the output end of the selection switch K1 is connected to the second port of the inductor L1
  • the first input end of the selection switch K1 is connected to the first phase AC power source 201
  • the second input end of the selection switch K1 is connected to the battery positive electrode BAT+.
  • the second port of the inductor L2 of the second bridge arm unit serves as an input end of the second bridge arm unit, and the second phase AC power source 202 is connected through the selection switch K2.
  • the output end of the selection switch K2 is connected to the second port of the inductor L2
  • the first input terminal of the selection switch K2 is connected to the second phase AC power source 202
  • the second input terminal of the selection switch K2 is connected to the BAT+.
  • the second port of the third bridge arm unit, the inductor L3, serves as the input end of the third bridge arm unit, and is connected to the second phase AC power source 202 via the selector switch K3.
  • the output end of the selection switch K3 is connected to the second port of the inductor L3, and the first input end of the selection switch K3 is connected to the second phase AC power supply.
  • the second input of the selection switch K3 is connected to the battery negative electrode BAT-.
  • the second port of the inductor L4 of the fourth bridge arm unit serves as an input terminal of the fourth bridge arm unit, and is connected to the third phase AC power source 203 via the selection switch K4.
  • the output of the selection switch K4 is connected to the second port of the inductor L4, and the first input of the selection switch K4 is connected to the third phase AC power supply.
  • the second input of the selection switch K4 is connected to BAT -.
  • the battery positive electrode and the negative electrode are positive and negative poles of the battery power source, respectively, and the battery power source is composed of batteries in the same direction, and the interconnections of the batteries in the same direction are connected to the neutral line. N.
  • the inductance L1 of the first bridge arm unit is connected to BAT+ through the selection switch L1
  • the inductance L2 of the second bridge arm unit is connected to the BAT+ through the selection switch L2.
  • the inductance L3 of the third bridge arm unit is connected to BAT- through the selection switch L3
  • the inductance L4 of the fourth bridge arm unit is connected to BAT- through the selection switch L4.
  • the first bridge arm unit and the second bridge arm unit in the circuit of this embodiment can charge the capacitor C1 by interleaving the switch tube Q1 and the switch tube Q2, and the third bridge arm unit and the fourth bridge arm unit can be turned on and off. Tube Q3 and switch Q4 charge capacitor C2.
  • the switch tube is an insulated gate bipolar transistor or a metal oxide semiconductor field effect transistor.
  • the frequency of the insulated gate bipolar transistor is less than 40KHz, and the MOSFET can be selected from the field effect transistor with a frequency of 1 OOKHz.
  • the circuit provided in the above embodiment is included.
  • the present invention also provides a circuit control method applied to the above embodiment. As shown in FIG. 4, the circuit control method includes:
  • the first bridge arm unit, the second bridge arm unit, the third bridge arm unit, and the fourth bridge arm unit charge inductors and capacitors in the circuit, wherein the second bridge arm The unit and the third bridge arm unit are interleaved in parallel to interleave the same capacitor.
  • the first phase alternating current of the three-phase power source is input to the second port of the inductance of the first bridge arm unit.
  • the switch tube Q1 is turned on, and the current flow direction of the first bridge arm unit is: the first phase AC power source 201 ⁇ the selection switch K1 ⁇ the inductor L1 ⁇ the switch tube Ql ⁇ the zero line N, charging the inductor L1; turning off the switch tube Q1, the current flow direction of the first bridge arm unit is: first phase alternating current power source 201 ⁇ selection switch K1 ⁇ inductance L1 ⁇ diode D1 ⁇ capacitor Cl ⁇ zero line N, capacitance C1 is charged.
  • a second phase alternating current of the three-phase power source is input to the second port of the inductance of the second bridge arm unit and the second port of the inductance of the third bridge arm unit.
  • Second phase AC power supply 202 Select switch K2 ⁇ Inductor L2 ⁇ Switch tube Q2 ⁇ Zero line N, charge inductor L2.
  • the switch tube Q3 is turned off, and the current flow direction of the third bridge arm unit is: the second phase AC power source 202 ⁇ the selection switch K3 ⁇ the inductor L3 ⁇ the diode D3 ⁇ the capacitor C1 ⁇ the zero line N, and charges the capacitor C1.
  • Second phase AC power supply 202 Select switch K3 ⁇ Inductor L3 ⁇ Switch tube Q3 ⁇ Zero line N, charge inductor L3.
  • the switch tube Q2 is turned off, and the current flow direction of the second bridge arm unit is: the second phase AC power source 202 ⁇ Select switch K2 ⁇ Inductor L2 ⁇ Diode D2 ⁇ Capacitor C1 ⁇ Zero line ⁇ to charge capacitor C1.
  • the waveform of the second phase alternating current is in the negative half cycle
  • the switch tube Q2 is turned on, and the current flow direction of the second bridge arm unit is: zero line ⁇ switch tube Q2 ⁇ inductor L2 ⁇ select switch K2 ⁇ second phase AC power source 202, charging inductor L2.
  • the current flow direction of the third bridge arm unit is: zero line N ⁇ capacitor C2 ⁇ diode D7 ⁇ inductor L3 ⁇ select switch K3 ⁇ second phase AC power source 202, charge capacitor C2.
  • the current flow direction of the third bridge arm unit is: zero line N ⁇ switch tube Q3 ⁇ inductor L3 ⁇ select switch K3 ⁇ second phase AC power source 202, charge inductor L3.
  • the current flow direction of the second bridge arm unit is: zero line N ⁇ capacitor C2 ⁇ diode D6 ⁇ inductor L2 ⁇ select switch K2 ⁇ second phase AC power source 202, charge capacitor C2.
  • a third phase alternating current of the three-phase power source is input to the second port of the inductance of the fourth bridge arm unit.
  • the current of the fourth bridge arm unit is turned on: the third phase AC power source 203 - the selection switch K4 - the inductor L4 - the switch tube Q4 ⁇ the zero line N, charge the inductor L4; turn off the switch Q4, the current flow direction of the fourth bridge arm unit is: third phase AC power 203 ⁇ select switch K4 ⁇ inductor L4 ⁇ diode D4 ⁇ capacitor C1 ⁇ zero line N, capacitor C1 Charging.
  • the switching transistors Q2 and Q3 are alternately turned on, and the capacitors C1 and C2 are respectively staggered by the second bridge arm unit and the third bridge arm unit, thereby reducing the ripple of the capacitor C1 and the capacitor C2.
  • control method further includes:
  • Switching the third switch to a second port that connects the inductance of the third bridge arm unit to the negative DC power source and the fourth switch to a second port that causes the inductance of the fourth bridge arm unit Connecting the negative DC power source, inputting a negative direct current to a second port of the inductance of the third bridge arm unit; inputting a negative direct current to a second port of the inductance of the fourth bridge arm unit; opening the third bridge a switching tube of the arm unit to charge the inductance of the third bridge arm unit; the switching tube of the fourth bridge arm unit is turned off to charge the second capacitor.
  • the positive current is input to the second port of the inductor L1 of the first leg unit and the second port of the inductor L2 of the second leg unit.
  • the current flow direction of the first bridge arm unit is: BAT+—select switch Kl ⁇ inductor Ll ⁇ switch tube Ql ⁇ connect the zero line ⁇ , charge the inductor L1.
  • the current flow direction of the second bridge arm unit is: BAT+ one selector switch K2 ⁇ inductor L2 ⁇ diode D2 ⁇ capacitor Cl ⁇ zero line ⁇ , charge capacitor C1.
  • the current flow direction of the second bridge arm unit is: BAT+ one selector switch K2 ⁇ inductor L2 ⁇ switch tube Q2 ⁇ zero line ⁇ , charge inductor L2.
  • the current flow direction of the first bridge arm unit is: BAT+—select switch Kl ⁇ inductance Ll ⁇ diode Dl ⁇ capacitor Cl ⁇ zero line ⁇ , charge capacitor C1.
  • the current flow direction of the third bridge arm unit is: Connect the zero line N ⁇ Switch tube ( ⁇ 3 ⁇ Inductance! ⁇ Select switch K3—BAT-, charge inductor L3.
  • the current flow direction of the fourth bridge arm unit is: zero line N ⁇ capacitor C2 ⁇ diode D8—inductor L4—select switch K4—BAT-, charge capacitor C2.
  • the current flow direction of the fourth bridge arm unit is: Connect the zero line N ⁇ switch tube ( ⁇ 4 ⁇ electricity Sense 1 ⁇ 4 ⁇ Select switch ⁇ 4 ⁇ -, charge inductor L4.
  • the current flow direction of the fourth bridge arm unit is: zero line ⁇ capacitor C2 ⁇ diode D7 ⁇ inductor L3 ⁇ select switch K3—BAT-, charge capacitor C2.
  • the second bridge arm unit and the third bridge arm unit can still operate, and no device is idle in the circuit of the present invention, which improves the utilization of the device.
  • the battery may be in the form of a battery pack, and the battery pack may include a first battery and a second battery connected in series, the anode of the first battery and the anode of the second battery are connected, and the anode and the first battery of the first battery The positive pole of the second battery is connected to the neutral line N.

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Abstract

一种电路及其控制方法。该电路包括：第一桥臂单元、第二桥臂单元、第三桥臂单元、第一电容（C1）和第二电容（C2）。第一桥臂单元用于输入三相电源中的第一相位交流电（201），第二桥臂单元和第三桥臂单元用于输入三相电源中的第二相位交流电（202），第四桥臂单元用于输入三相电源中的第三相位交流电（203）。在交流电工作模式下，通过交错开通第二桥臂单元的开关管（Q2）和第三桥臂单元的开关管（Q3），向第一电容和第二电容充电，从而减小了电容紋波。在电池工作模式下，第二桥臂单元和第三桥臂单元仍能给电容充电，电路不存在闲置器件，提高了器件的利用率。

Description

一种电路及其控制方法
技术领域 本发明涉及电路技术， 特别是涉及一种电路及其控制方法。
背景技术 三相维也纳 （Vienna ) 功率因数校正 ( PFC, Power Factor Correction ) 电路在不间断电源 （ UPS , Uninterruptible Power System ) 的逆变电路中得 到广泛应用。 如图 1所示， 一般应用于 UPS的三相 Vienna PFC电路主要包 括：三相交流电源（ AC )的 A相 101、 B相 102和 C相 103 ,电池正极 BAT+ 和电池负极 BAT-, 选择开关 Kl、 Κ2和 Κ3 , 电感 Ll、 L2和 L3 , 二极管 Dl、 D2、 D3、 D4、 D5和 D6, 开关管 Ql、 Q2和 Q3 , 电容 CI和 C2以及 接零线 N, 其中， K1可选择接接 A相或 ΒΑΤ+, K2可选择接 B相或不接， K3可选择接 C相或 BAT -。 此三相 Vienna PFC电路的市电工作主要通过两 个正负半波的 Boost电路完成， 三相电路中的每一相的市电工作原理相同。
以下以 A相电路的工作原理进行说明。
( 1 ) 市电工作模式：
市电 A相工作正半周时，
Q1开通时电流流向为： 市电 A相 AC(A)→K1→L1→Q1→N;
Q1关闭时电流流向为： AC(A)→K1→L1→D1→C1→N;
市电 A相工作负半周，
Q1开通时电流流向为： N→Q1→L1→K1→AC(A);
Q1关闭时电流流向为： N→C2→D2→L1→K1→AC(A);
( 2 ) 电池模式：
Vienna PFC电路输出正半波电流时，
开关管 Q1导通时电流流向为： BAT+→K1→L1→Q1→N;
开关管 Q1关闭时电流流向为： BAT+→K1→L1→D1→C1→N;
Vienna PFC电路输出负半波电流时，
开关管 Q3导通时电流流向为： N→Q3→L3→ K3→ BAT-;
开关管 Q3关闭时电流流向为： N→C2→D6→L3→K3→BAT -。
在电池模式下， B相电感 L2和开关管等受限制。
现有的 Vienna PFC电路的元器件性能受到电容紋波的影响， 但上述电 路工作方式无助于减小电路中的紋波， 因此， 需要对现有的 Vienna PFC电 路做出进一步的改进。 发明内容
本发明提供一种电路及其控制方法， 减小了电路中的电容紋波。
一种电路， 包括四个桥臂单元和两个电容， 所述四个桥臂单元分别为 第一桥臂单元、 第二桥臂单元、 第三桥臂单元和第四桥臂单元， 所述两个 电容分别为第一电容和第二电容；
每个桥臂单元分别包括两个二极管、 一个电感和一个开关管， 所述两 个二极管分别为第一二极管和第二二极管， 所述第一二极管的正极连接所 述第二二极管的负极， 所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连 接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口， 所述开关管的第二端口 接零线 N; 所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端口， 所述第 二二极管的负极连接所述第二电容的第一端口， 所述第一电容的第二端口 和所述第二电容的第二端口分别接零线 N;
所述第一桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第一相位交 流电源；
所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的第 二端口用于连接三相电源的第二相位交流电源；
所述第四桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第三相位交 流电源。
一种电路控制方法， 包括：
向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入所述第一相位交流电， 在输入所述第一相位交流电的正半周时，
开通所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在输入所述第一相位交流电的负半周时，
开通所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
向所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的 第二端口输入所述第二相位交流电，
在输入所述第二相位交流电的正半周时，
开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电； 在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在输入所述第二相位交流电的负半周时，
开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入所述第三相位交流电， 在输入所述第三相位交流电的正半周时，
开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在输入所述第三相位交流电的负半周时，
开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电。
本发明通过交错向电容充电的方式等效提高电源电路的开关频率， 从 而减小电路的磁性参数及滤波参数， 减小电路中的开关紋波。 附图说明 图 1是现有的三相 Vienna PFC电路结构示意图；
图 2是本发明一种电路结构示意图；
图 3是一种电池电源的连接示意图；
图 4是本发明一种电路控制方法流程示意图。
具体实施方式 本发明实施例提供一种电路及其控制方法。 下面列举实施例对本发明 进行详细说明。
本发明实施例一种电路， 包括：
包括四个桥臂单元和两个电容， 所述四个桥臂单元分别为第一桥臂单 元、 第二桥臂单元、 第三桥臂单元和第四桥臂单元， 所述两个电容分别为 第一电容和第二电容；
每个桥臂单元分别包括两个二极管、 一个电感和一个开关管， 所述两 个二极管分别为第一二极管和第二二极管， 所述第一二极管的正极连接所 述第二二极管的负极， 所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连 接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口， 所述开关管的第二端口 接零线 N; 所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端口， 所述第 二二极管的负极连接所述第二电容的第一端口， 所述第一电容的第二端口 和所述第二电容的第二端口分别接零线 N;
所述第一桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第一相位交 流电源；
所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的第 二端口用于连接三相电源的第二相位交流电源；
所述第四桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第三相位交 流电源。
如图 2所示， 第一桥臂单元包括电感 L1 , 二极管 D1和二极管 D5 , 以及 开关管 Q1 , 二极管 D1的正极连接二极管 D5的负极， 二极管 D1和二极管 D5 的连接处分别连接电感 L1的第一端口和开关管 Q1的第一端口， 开关管 Q1的 第二端口接零线 N; 二极管 D1的负极连接电容 C1的第一端口， 第二二极管 的负极连接电容 C2的第一端口， 所述电容 C1的第二端口和电容 C2的第二端 口分别接零线 N。
第二桥臂单元包括电感 L2, 二极管 D2和二极管 D6, 以及开关管 Q2, 第 二桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同， 这 里不再赘述。
第三桥臂单元包括电感 L3 , 二极管 D3和二极管 D7, 以及开关管 Q3 , 第 三桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同， 这 里不再赘述。 第四桥臂单元包括电感 L4, 二极管 D4和二极管 D8, 以及开关管 Q4, 第 四桥臂单元内部器件的连接方式与第一桥臂单元的器件连接方式相同， 这 里不再赘述。
所述第一桥臂单元的电感 L1的第二端口作为第一桥臂单元的输入端， 可以通过选择开关 K1连接第一相交流电源 201。
所述第二桥臂单元的电感 L2第二端口作为第二桥臂单元的输入端， 可 以通过选择开关 K2连接第二相位交流电源 202。
所述第三桥臂单元的电感 L3第二端口作为第三桥臂单元的输入端， 可 以通过选择开关 K3连接第二相位交流电源 202。
所述第四桥臂单元的电感 L4第二端口作为第四桥臂单元的输入端， 可 以通过选择开关 K4连接第三相位交流电源 203。
当本实施例电路在交流电 （市电）工作模式下， 第二相位交流电源 202 向电感 L2和电感 L3输入第二相位交流电， 通过交错开通和关闭开关管 Q2和 开关管 Q3的方法给电容 C1和 C2充电， 等效提高电路的开关频率， 较高的开 关频率有利于减小电路的磁性参数及滤波参数， 减小电容 C1和电容 C2的紋 波。
进一步的， 所述电路还包括第一开关， 所述第一桥臂单元的电感的第 二端口还用于连接正直流电源， 所述第一开关用于使所述第一桥臂单元的 电感的第二端口在连接所述第一相位交流电源和连接所述正直流电源之间 切换；
所述电路还包括第二开关， 所述第二桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接正直流电源， 所述第二开关用于使所述第二桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；
所述电路还包括第三开关， 所述第三桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接负直流电源， 所述第三开关用于使所述第三桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换；
所述电路还包括第四开关， 所述第四桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接负直流电源， 所述第四开关用于使所述第四桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第三相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换。 如图 2所示， 所述第一桥臂单元的电感 L1的第二端口作为第一桥臂单元 的输入端， 通过选择开关 K1连接第一相交流电源 201。 具体的， 选择开关 K1的输出端连接电感 L1的第二端口， 选择开关 K1的第一输入端连接第一相 交流电源 201 , 选择开关 K1的第二输入端连接电池正电极 BAT+。
所述第二桥臂单元的电感 L2第二端口作为第二桥臂单元的输入端， 通 过选择开关 K2连接第二相位交流电源 202。 具体的， 选择开关 K2的输出端 连接电感 L2的第二端口， 选择开关 K2的第一输入端连接第二相交流电源 202, 选择开关 K2的第二输入端连接 BAT+。
所述第三桥臂单元的电感 L3第二端口作为第三桥臂单元的输入端， 通 过选择开关 K3连接第二相位交流电源 202。 具体的， 选择开关 K3的输出端 连接电感 L3的第二端口， 选择开关 K3的第一输入端连接第二相交流电源
202 , 选择开关 K3的第二输入端连接电池负电极 BAT-。
所述第四桥臂单元的电感 L4第二端口作为第四桥臂单元的输入端， 通 过选择开关 K4连接第三相位交流电源 203。 具体的， 选择开关 K4的输出端 连接电感 L4的第二端口， 选择开关 K4的第一输入端连接第三相交流电源
203 , 选择开关 K4的第二输入端连接 BAT -。
如图 3所示， 所述电池正电极和负电极分别是电池电源的正负极， 所述 电池电源是由同向串联的电池组成， 所述同向串联的电池的相互连接处接 零线 N。
具体的， 如图 2所示， 在电池模式下， 所述第一桥臂单元的电感 L1通过 选择开关 L1连接 BAT+ , 所述第二桥臂单元的电感 L2通过选择开关 L2连接 BAT+, 所述第三桥臂单元的电感 L3通过选择开关 L3连接 BAT-, 所述第四桥 臂单元的电感 L4通过选择开关 L4连接 BAT -。 本实施例电路中的第一桥臂单 元和第二桥臂单元可以通过交错开通开关管 Q1和开关管 Q2 , 向电容 C1充 电， 第三桥臂单元和第四桥臂单元可以通过交错开通开关管 Q3和开关管 Q4, 向电容 C2充电。
因此，相对于现有技术的三相 Vienna PFC电路，本发明实施例电路在电 池模式下， 所有桥臂单元可以进行工作， 没有闲置的电路器件， 提高了器 件的利用率。 此外， 在电池模式下， 交错开通第一桥臂单元和第二桥臂单 元， 交错向电容 CI充电， 有利于减小电容 C1的紋波， 以及交错开通第三桥 臂单元和第四桥臂单元， 交错向电容 C2充电， 有利于减小电容 C2的紋波。
优选的， 所述开关管为绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效应 管。绝缘栅双极晶体管选用的频率小于 40KHz,金属氧化物半导体场效应管 可以选用频率为 1 OOKHz的场效应管。 备包括上述实施例提供的电路。
本发明还提供了一种应用于上述实施例的电路控制方法， 如图 4所示， 所述电路控制方法包括：
301、 向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入所述第一相位交流 电； 向所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的 第二端口输入所述第二相位交流电； 向所述第四桥臂单元的电感的第二端 口输入所述第三相位交流电。
302、 在输入所述第一相位交流电的正半周时， 开通所述第一桥臂单元 的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的 开关管， 以向所述第一电容充电。
303、 在输入所述第一相位交流电的负半周时， 开通所述第一桥臂单元 的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的 开关管， 以向所述第二电容充电。
304、 在输入所述第二相位交流电的正半周时， 开通所述第二桥臂单元 的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的 开关管， 以向所述第一电容充电；
305、 在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开 关管之后， 开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电 感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
306、 在输入所述第二相位交流电的负半周时， 开通所述第二桥臂单元 的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的 开关管， 以向所述第二电容充电；
307、 在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开 关管之后， 开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电 感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
308、 在输入所述第三相位交流电的正半周时， 开通所述第四桥臂单元 的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的 开关管， 以向所述第一电容充电；
309、 在输入所述第三相位交流电的负半周时， 开通所述第四桥臂单元 的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的 开关管， 以向所述第二电容充电。
结合图 2, 对本发明控制方法进行详细说明。
在交流电工作模式（市电工作模式） 下， 第一桥臂单元、 第二桥臂单 元、 第三桥臂单元和第四桥臂单元对电路中的电感和电容进行充电， 其中 第二桥臂单元和第三桥臂单元并联交错工作， 对同一电容进行交错充电。
具体的， 向第一桥臂单元的电感的第二端口输入三相电源的第一相位 交流电。 当所述第一相位交流电的波形处于正半周时， 开通开关管 Q1 , 第 一桥臂单元的电流流向为： 第一相位交流电源 201→选择开关 K1→电感 L1 →开关管 Ql→接零线 N, 向电感 L1充电； 关闭开关管 Q1关闭， 第一桥臂单 元的电流流向为： 第一相位交流电源 201→选择开关 K1→电感 L1→二极管 Dl→电容 Cl→接零线 N, 向电容 C1充电。
向第二桥臂单元的电感的第二端口和第三桥臂单元的电感的第二端口 输入三相电源的第二相位交流电。
当该第二相位交流电的波形处于正半周时，
开通开关管 Q2 , 第二桥臂单元的电流流向为： 第二相位交流电源 202 →选择开关 K2→电感 L2→开关管 Q2→接零线 N, 向电感 L2充电。
关闭开关管 Q3 , 第三桥臂单元的电流流向为： 第二相位交流电源 202 →选择开关 K3→电感 L3→二极管 D3→电容 C1→接零线 N, 向电容 C1充电。
交错开通第二桥臂单元的开关管和第三桥臂单元的开关管，
开通开关管 Q3 , 第三桥臂单元的电流流向为： 第二相位交流电源 202 →选择开关 K3→电感 L3→开关管 Q3→接零线 N , 向电感 L3充电。
关闭开关管 Q2 , 第二桥臂单元的电流流向为： 第二相位交流电源 202 →选择开关 K2→电感 L2→二极管 D2→电容 C1→接零线 Ν, 向电容 C1充电。 当该第二相位交流电的波形处于负半周时，
开通开关管 Q2, 第二桥臂单元的电流流向为： 接零线 Ν→开关管 Q2→ 电感 L2→选择开关 K2→第二相位交流电源 202 , 向电感 L2充电。
关闭开关管 Q3 , 第三桥臂单元的电流流向为： 接零线 N→电容 C2→二 极管 D7→电感 L3→选择开关 K3→第二相位交流电源 202 , 向电容 C2充电。
交错开通第二桥臂单元的开关管和第三桥臂单元的开关管，
开通开关管 Q3 , 第三桥臂单元的电流流向为： 接零线 N→开关管 Q3→ 电感 L3→选择开关 K3→第二相位交流电源 202 , 向电感 L3充电。
关闭开关管 Q2, 第二桥臂单元的电流流向为： 接零线 N→电容 C2→二 极管 D6→电感 L2→选择开关 K2→第二相位交流电源 202 , 向电容 C2充电。
向第四桥臂单元的电感的第二端口输入三相电源的第三相位交流电。 当所述第三相位交流电的波形处于正半周时， 开通开关管 Q4, 第四桥臂单 元的电流流向为： 第三相位交流电源 203—选择开关 K4—电感 L4—开关管 Q4→接零线 N, 向电感 L4充电； 关闭开关管 Q4, 第四桥臂单元的电流流向 为： 第三相位交流电源 203→选择开关 K4→电感 L4→二极管 D4→电容 C1→ 接零线 N, 向电容 C1充电。
交错开通开关管 Q2和 Q3 , 通过第二桥臂单元和第三桥臂单元分别交错 向电容 C1及电容 C2充电， 减小了电容 C1和电容 C2的波紋。
优选的， 所述控制方法还包括：
在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所 述正直流电源和所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端 口连接所述正直流电源时， 向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入正 直流电， 向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电； 开通所述 第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第 二桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电。
在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管 之后， 开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充 电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电。 在所述第三开关切换到使所述第三桥臂单元的电感的第二端口连接所 述负直流电源和所述第四开关切换到使所述第四桥臂单元的电感的第二端 口连接所述负直流电源时， 向所述第三桥臂单元的电感的第二端口输入负 直流电； 向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电； 开通所述 第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第 四桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电。
在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管 之后， 开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充 电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电。
结合图 2, 对本发明在直流电模式下的控制方法进行详细说明。
在直流电工作模式（电池工作模式） 下， 向第一桥臂单元的电感 L1的 第二端口和第二桥臂单元的电感 L2的第二端口输入正直流电，
开通开关管 Q1 , 第一桥臂单元的电流流向为： BAT+—选择开关 Kl→ 电感 Ll→开关管 Ql→接零线 Ν, 向电感 L1充电。
关闭开关管 Q2 , 第二桥臂单元的电流流向为： BAT+一选择开关 K2→ 电感 L2→二极管 D2→电容 Cl→接零线 Ν, 向电容 C1充电。
交错开通开关管 Q2和 Q1 ,
开通开关管 Q2 , 第二桥臂单元的电流流向为： BAT+一选择开关 K2→ 电感 L2→开关管 Q2→接零线 Ν, 向电感 L2充电。
关闭开关管 Q1 , 第一桥臂单元的电流流向为： BAT+—选择开关 Kl→ 电感 Ll→二极管 Dl→电容 Cl→接零线 Ν, 向电容 C1充电。
向第三桥臂单元的电感 L3的第二端口和第四桥臂单元的电感 L4的第二 端口输入正直流电，
开通开关管 Q3 , 第三桥臂单元电流流向为： 接零线 N→开关管 (^3→电 感 ! →选择开关 K3— BAT-, 向电感 L3充电。
关闭开关管 Q4, 第四桥臂单元电流流向为： 接零线 N→电容 C2→二极 管 D8—电感 L4—选择开关 K4— BAT-, 向电容 C2充电。
交错开通开关管 Q3和 Q4,
开通开关管 Q4, 第四桥臂单元电流流向为： 接零线 N→开关管 (^4→电 感 1^4→选择开关 Κ4→ΒΑΤ-, 向电感 L4充电。
关闭开关管 Q3 , 第四桥臂单元电流流向为： 接零线 Ν→电容 C2→二极 管 D7→电感 L3→选择开关 K3—BAT-, 向电容 C2充电。
在电池模式下， 第二桥臂单元和第三桥臂单元仍然可以工作， 本发明 电路中没有器件闲置， 提高了器件的利用率。
以上电池模式下， 电池可以釆用电池组的方式， 该电池组可以包括串 联的第一电池和第二电池， 第一电池的负极和第二电池的正极连接， 而且 第一电池的负极和第二电池的正极接零线 N。
以上通过实施例对本发明一种电路及其控制方法进行了详细介绍。 以 上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想； 同时， 对 于本领域的一般技术人员， 依据本发明的思想， 在具体实施方式及应用范 围上均会有改变之处， 综上所述， 本说明书内容不应理解为对本发明的限 制。

Claims

权利要求
1、 一种电路， 其特征在于， 包括四个桥臂单元和两个电容， 所述四个 桥臂单元分别为第一桥臂单元、 第二桥臂单元、 第三桥臂单元和第四桥臂 单元， 所述两个电容分别为第一电容和第二电容；
每个桥臂单元分别包括两个二极管、 一个电感和一个开关管， 所述两 个二极管分别为第一二极管和第二二极管， 所述第一二极管的正极连接所 述第二二极管的负极， 所述第一二极管和所述第二二极管的连接处分别连 接所述电感的第一端口和所述开关管的第一端口， 所述开关管的第二端口 接零线 N; 所述第一二极管的负极连接所述第一电容的第一端口， 所述第 二二极管的负极连接所述第二电容的第一端口， 所述第一电容的第二端口 和所述第二电容的第二端口分别接零线 N;
所述第一桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第一相位交 流电源；
所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的第 二端口用于连接三相电源的第二相位交流电源；
所述第四桥臂单元的电感的第二端口用于连接三相电源的第三相位交 流电源。
2、 根据权利要求 1所述的电路， 其特征在于，
所述电路还包括第一开关， 所述第一桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接正直流电源， 所述第一开关用于使所述第一桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第一相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；
所述电路还包括第二开关， 所述第二桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接正直流电源， 所述第二开关用于使所述第二桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述正直流电源之间切换；
所述电路还包括第三开关， 所述第三桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接负直流电源， 所述第三开关用于使所述第三桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第二相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换；
所述电路还包括第四开关， 所述第四桥臂单元的电感的第二端口还用 于连接负直流电源， 所述第四开关用于使所述第四桥臂单元的电感的第二 端口在连接所述第三相位交流电源和连接所述负直流电源之间切换。
3、 根据权利要求 1或 2所述的电路， 其特征在于， 所述开关管为绝缘栅 双极晶体管或金属氧化物半导体场效应管。
4、 一种电路控制方法， 应用于如权利要求 1所述的电路， 其特征在于， 包括： 向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入所述第一相位交流电， 在输入所述第一相位交流电的正半周时，
开通所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在输入所述第一相位交流电的负半周时，
开通所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
向所述第二桥臂单元的电感的第二端口和所述第三桥臂单元的电感的 第二端口输入所述第二相位交流电，
在输入所述第二相位交流电的正半周时，
开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在输入所述第二相位交流电的负半周时，
开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
在开通所述第二桥臂单元的开关管及关闭所述第三桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入所述第三相位交流电， 在输入所述第三相位交流电的正半周时，
开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电； 在输入所述第三相位交流电的负半周时，
开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电。
5、 根据权利要求 4所述的电路控制方法， 应用于如权利要求 2所述的电 路， 其特征在于， 还包括：
在所述第一开关切换到使所述第一桥臂单元的电感的第二端口连接所 述正直流电源和所述第二开关切换到使所述第二桥臂单元的电感的第二端 口连接所述正直流电源时， 向所述第一桥臂单元的电感的第二端口输入正 直流电， 向所述第二桥臂单元的电感的第二端口输入正直流电；
开通所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一桥臂单元的电感充电； 关闭所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在开通所述第一桥臂单元的开关管及关闭所述第二桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第二桥臂单元的开关管， 以向所述第二桥臂单元的电感充电； 关闭所述第一桥臂单元的开关管， 以向所述第一电容充电；
在所述第三开关切换到使所述第三桥臂单元的电感的第二端口连接所 述负直流电源和所述第四开关切换到使所述第四桥臂单元的电感的第二端 口连接所述负直流电源时， 向所述第三桥臂单元的电感的第二端口输入负 直流电； 向所述第四桥臂单元的电感的第二端口输入负直流电；
开通所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第三桥臂单元的电感充电； 关闭所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电；
在开通所述第三桥臂单元的开关管及关闭所述第四桥臂单元的开关管 之后，
开通所述第四桥臂单元的开关管， 以向所述第四桥臂单元的电感充电； 关闭所述第三桥臂单元的开关管， 以向所述第二电容充电。
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