WO2014063478A1

WO2014063478A1 - 一种三态开关单元三相交错变换器

Info

Publication number: WO2014063478A1
Application number: PCT/CN2013/074943
Authority: WO
Inventors: 王少华; 温志开
Original assignee: 华为技术有限公司
Priority date: 2012-10-23
Filing date: 2013-04-28
Publication date: 2014-05-01
Also published as: CN102931817A; CN102931817B; EP2747259A4; EP2747259A1

Abstract

一种三态开关单元三相交错变换器，包括：滤波电路、功率因数校正电路、所述滤波电路与所述功率因数校正电路之间的星型连接电路以及电容。所述滤波电路的输出端与所述功率因数校正电路的输入端之间采用导线连接。在连接所述滤波电路与所述功率因数校正电路的所述导线上设置有星型连接电路。所述星型连接电路的一端连接所述导线，另一端连接电容的一端。所述电容的另一端连接输入线。该变换器将原来的三个电容减少到一个电容，可以减少电容的使用，进而减少体积提高功率密度。

Description

一种三态开关单元三相交错变换器

本申请要求于 2012 年 10 月 23 日提交中国专利局、申请号为 201210407280.9、发明名称为 "一种三态开关单元三相交错变换器" 的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。技术领域

本发明涉及电子技术领域，特别涉及一种三态开关单元三相交错变换器。背景技术

为了减少 EMC ( Electro Magnetic Compatibility, 电磁兼容性 )共模干扰，目前 TSSC ( Three switching state cell, 三态开关单元 )三相交错 ( interleave ) 变换器采用三个 Y2电容连接在线和 PFC ( Power Factor Correction, 功率因数校正）母线电压，用来减少共模干扰。

请参阅图 1所示的三态开关单元三相交错变换器，包含：滤波电路，功率因数校正电路，在连接滤波电路与功率因数校正电路的导线上设置有三个安规电容（Y2电容）分别为： Cx7、 Cx8、 Cx9, Cx7、 Cx8以及 Cx9的一端连接在一起另一端连接上述导线，在连接滤波电路与功率因数校正电路的导线上还设置有星星连接。其中 Y2 电容是 IEC644 ( International Electro technical Commission 国际电工委员会）指定的安规电容的一种，其跨接在电力线两线和地之间，基本绝缘或附加绝缘在 150V与 250V之间。

由于整流模块的小型化和高效率的程度越来越高， EMC滤波器占用了很大的体积，如何减少 EMC滤波器是一个很好的提高模块功率密度的措施。图 1所示的电路中，需要三个 Y2电容，使用三个安规电容（Y2电容）占用体积较大，使用器件较多，也不利于功率密度的提高。发明内容

本发明实施例提供了一种三态开关单元三相交错变换器，用于减少电容使用，进而减小体积，提高功率密度。

一种三态开关单元三相交错变换器，包括：滤波电路、功率因数校正电路、所述滤波电路与所述功率因数校正电路之间的星星连接以及第二七电容；所述滤波电路的输出端与所述功率因数校正电路的输入端采用导线连接；在连接所述滤波电路与所述功率因数校正电路的所述导线上设置有星星连接，所述星星连接的一端连接所述导线，所述星星连接的另一端连接第二七电容的一端，所述第二七电容的另一端连接输入线。

从以上技术方案可以看出，本发明实施例具有以下优点：以上方案 TSSC 三相交错变换器仅需要使用一个电容，将原来的三个减少到一个，可以减少电容使用，进而减少体积提高功率密度。附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作筒要介绍，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，对于本领域的普通技术人员来讲，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为现有技术三态开关单元三相交错变换器结构示意图；

图 2为本发明实施例三态开关单元三相交错变换器结构示意图；图 3为本发明实施例滤波电路结构示意图；

图 4为本发明实施例 PFC电路结构示意图；

图 5为本发明实施例星星连接以及一个电容结构示意图。具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部份实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种三态开关单元三相交错变换器，如图 2所示，包括：

滤波电路、功率因数校正电路、上述滤波电路与功率因数校正电路之间的星星连接、第二七电容 Cy7; 上述滤波电路的输出端与上述功率因数校正电路的输入端采用导线连接；在连接上述滤波电路与上述功率因数校正电路的上述导线上设置有星星连接，上述星星连接的一端连接上述导线，上述星星连接的另一端连接第二七电容 ( Cy7 ) 的一端，上述第二七电容（Cy7 ) 的另一端连接输入线。

前述实施例中的滤波电路和功率因数校正电路可以分别参考图 3 和图 4 需要说明的是，图 3和图 4所示的滤波电路和 PFC电路均只是这两类电路的举例，本领域技术人员可知的是滤波电路和 PFC电路还有很多，图 3和图 4 不应理解为对本申请文件所称的滤波电路和 PFC 电路的唯一限定。星星连接是连接于滤波电路与 PFC 电路上的功能电路，具体结构本发明实施例在此不予限定。

以上方案 TSSC三相交错变换器仅需要使用一个电容，将原来的三个减少到一个，可以减少电容使用，进而减少体积提高功率密度。

可选地，如图 3所示，上述滤波电路包括：上述滤波电路包括：输入端的三个引脚：第一引脚&、第二引脚 b以及第三引脚 c, 九个电容：第一一电容 Cxi , 第一二电容 Cx2、第一三电容 Cx3、第一四电容 Cx4、第一五电容 Cx5、第一六电容 Cx6、第二一电容 Cyl、第二二电容 Cyl、第二三电容 Cy3以及两个共模电感：第一共模电感 Lcml和第二共模电感 Lcm2;

第一引脚&、第二引脚 b以及第三引脚 c作为滤波电路输入端的引脚连接三相电源，并与第一共模电感 Lcml连接；

第一共模电感 Lcml和第二共模电感 Lcm2串联；

第——电容 Cxl、第一二电容 Cx2以及第一三电容 Cx3—端连接到一起，另外一端和第一共模电感 Lcml连接；

第一四电容 Cx4、第一五电容 Cx5以及第一六电容 Cx6—端连接到一起，另外一端分别连接到第一共模电感 Lcml和第二共模电感 Lcm2的连接处；第二一电容 Cyl、第二二电容 Cyl以及第二三电容 Cy3—端连接到一起并连接到地线 PE, 另外一端连接到第一共模电感 Lcml和第二共模电感 Lcm2 的连接处；第二共模电感 Lcm2的输出端为整流电路的输出端。

可选地，如图 4所示，上述功率因数校正电路包括：上述功率因数校正电路包括：三个电感：第一电感 La、第二电感 Lb以及第三电感 Lc、三个自耦变压器，第一自耦变压器 Ta、第二自耦变压器 Tb以及第三自耦变压器 Tc、十二个二极管：第——二极管 Dal、第一二二极管 Da2、第一三二极管 Da3、第一四二极管 Da4、第二一二极管 Dbl、第二二二极管 Db2、第二三二极管 Db3、第二四二极管 Db4以及第三一二极管 Dcl、第三二二极管 Dc2、第三三二极管 Dc3、第三四二极管 Dc4、十二个开关管：第——开关管 Qal、第一二开关管 Qa2、第一三开关管 Qa3、第一四开关管 Qa4、第二一开关管 Qbl、第二二开关管 Qb2、第二三开关管 Qb3、第二四开关管 Qb4以及第三一开关管 Qcl、第三二开关管 Qc2、第三三开关管 Qc3、第三四开关管 Qc4, 两个电容：第一电容 Cdc_link +和第二电容 Cdcjink-; 自耦变压具器有四个引脚：第一自耦变压器引脚 Pinl、第二自耦变压器引脚 Pin2、第三自耦变压器引脚 Pin3以及第四自耦变压器引脚 Pin4;

第一电感 La、第二电感 Lb以及第三电感 Lc和第二共模电感 Lcm2串联作为功率因数校正电路的输入端；

第一自耦变压器 Ta、第二自耦变压器 Tb以及第三自耦变压器 Tc的各自第一自耦变压器引脚 Pinl和第四自耦变压器引脚 Pin4连接到一起，分别与第一电感 La、第二电感 Lb以及第三电感 Lc串联；

第一一二极管 Dal和第一二二极管 Da2串联，第一自耦变压器 Ta的第二自耦变压器引脚 Pin2和第——二极管 Dal和第一二二极管 Da2的连接点连接；第一三二极管 Da3和第一四二极管 Da4串联，第一自耦变压器 Ta的第三自耦变压器引脚 Pin3和第一三二极管 Da3和第一四二极管 Da4的连接点连接；第二自耦变压器 Tb的第二自耦变压器引脚 Pin2和第二一二极管 Dbl和第二二二极管 Db2的连接点连接；

第二三二极管 Db3和第二四二极管 Db4串联，第二自耦变压器 Tb的第三自耦变压器引脚 Pin3和第二三二极管 Db3和第二四二极管 Db4的连接点连接；第三自耦变压器 Tc的第二自耦变压器引脚 Pin2和第三一二极管 Del和第三二二极管 Dc2的连接点连接；第三三二极管 Dc3和第三四二极管 Dc4串联，第三自耦变压器 Tc的第三自耦变压器引脚 Pin3和第三三二极管 Dc3和第三四二极管 Dc4的连接点连接；

第一自耦变压器 Ta的第二自耦变压器引脚 Pin2和第一一开关管 Qal的 D 极连接，第——开关管 Qal的 S极和第一三开关管 Qa3的 S极连接；第一自耦变压器 Ta的第三自耦变压器引脚 Pin3和第一二开关管 Qa2的 D 极连接，第一二开关管 Qa2的 S极和第一四开关管 Qa4的 S极连接；

Tb的第二自耦变压器引脚 Pin2和第二一开关管 Qbl的 D极连接，第二一开关管 Qbl的 S极和第二三开关管 Qb3的 S极连接；

Tb的第三自耦变压器引脚 Pin3和第二二开关管 Qb2的 D极连接，第二二开关管 Qb2的 S极和第二四开关管 Qb4的 S极连接；

第三自耦变压器 Tc的第二自耦变压器引脚 Pin2和第三一开关管 Qcl的 D 极连接，第三一开关管 Qcl的 S极和第三三开关管 Qc3的 S极连接；

第三自耦变压器 Tc的第三自耦变压器引脚 Pin3和第三二开关管 Qc2的 D 极连接，第三二开关管 Qc2的 S极和第三四开关管 Qc4的 S极连接；

第一三开关管 Qa3、第一四开关管 Qa4、第二三开关管 Qb3、第二四开关管 Qb4、第三三开关管 Qc3以及第三四开关管 Qc4的 D极连接到 N;

第一电容 Cdc_link +的电容的负极和零线 N连接，正极和功率因数校正电路输出正极 DC_LINK +连接；

第二电容 Cdc_link-正极和零线 N连接，负极和功率因数校正电路输出负极 DC—LINK-连接；

第——二极管 Dal、第一三二极管 Da3、第二一二极管 Dbl、第二三二极管 Db3、第三一二极管 Del以及第三三二极管 Dc3阳极连接到功率因数校正电路输出正极 DC_LINK +；

第一二二极管 Da2、第一四二极管 Da4、第二二二极管 Db2、第二四二极管 Db4、第三二二极管 Dc2以及第三四二极管 Dc4阴极连接到功率因数校正电路输出负极 DC_LINK-。

基于以上图 3和图 4所示的滤波电路以及 PFC电路，上述星星连接，如图 5所示，包括：三个电容：第一七电容 Cx7、第一八电容 Cx8以及第一九电容 Cx9; 第一七电容 Cx7、第一八电容 Cx8以及第一九电容 Cx9—端连接到第二共模电感 Lcm2和第一电感 La、第二电感 Lb以及第三电感 Lc的连接处，另外一端连接到一起和第二七电容 Cy7连接，第二七电容 Cy7的另外一端和零线 N连接。以上方案 TSSC三相交错变换器仅需要使用一个电容，将原来的三个减少到一个，可以减少电容使用，进而减少体积提高功率密度。

以上仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims

权利要求

1、一种三态开关单元三相交错变换器，其特征在于，包括：滤波电路、功率因数校正电路、所述滤波电路与所述功率因数校正电路之间的星星连接以及第二七电容（Cy7); 所述滤波电路的输出端与所述功率因数校正电路的输入端采用导线连接；在连接所述滤波电路与所述功率因数校正电路的所述导线上设置有星星连接，所述星星连接的一端连接所述导线，所述星星连接的另一端连接第二七电容（Cy7) 的一端，所述第二七电容（Cy7) 的另一端连接输入线。

2、根据权利要求 1所述三态开关单元三相交错变换器，其特征在于，所述滤波电路包括：输入端的三个引脚：第一引脚（a)、第二引脚（b) 以及第三引脚（c), 九个电容：第一一电容（Cxl)、第一二电容（Cx2)、第一三电容（Cx3)、第一四电容（Cx4)、第一五电容（Cx5)、第一六电容（Cx6)、第二一电容（Cyl)、第二二电容（Cyl)、第二三电容（ Cy3 )以及两个共模电感：第一共模电感（Lcml)和第二共模电感（Lcm2);

第一引脚（a)、第二引脚（b)以及第三引脚（c)作为滤波电路输入端的引脚连接三相电源，并与第一共模电感（Lcml )连接；

第一共模电感（Lcml)和第二共模电感（Lcm2) 串联；

第——电容（Cxl)、第一二电容（Cx2) 以及第一三电容（Cx3)—端连接到一起，另外一端和第一共模电感（Lcml)连接；

第一四电容（Cx4)、第一五电容（Cx5) 以及第一六电容（Cx6)—端连接到一起，另外一端分别连接到第一共模电感（Lcml )和第二共模电感（Lcm2) 的连接处；

第二一电容（ Cyl )、第二二电容（ Cyl ) 以及第二三电容（ Cy3 )一端连接到一起并连接到地线 PE, 另外一端连接到第一共模电感（Lcml)和第二共模电感（Lcm2) 的连接处；第二共模电感（ Lcm2 ) 的输出端为整流电路的输出端。

3、根据权利要求 2所述三态开关单元三相交错变换器，其特征在于，所述功率因数校正电路包括：三个电感：第一电感（La)、第二电感（Lb) 以及第三电感（Lc)、三个自耦变压器，第一自耦变压器（Ta)、第二自耦变压器（Tb) 以及第三自耦变压器（Tc)、十二个二极管：第一一二极管（Dal)、第一二二极管（Da2)、第一三二极管（Da3)、第一四二极管（Da4)、第二一二极管（Dbl)、第二二二极管（Db2)、第二三二极管（Db3)、第二四二极管 ( Db4 )以及第三一二极管（ Del )、第三二二极管（ Dc2 )、第三三二极管（ Dc3 )、第三四二极管（Dc4)、十二个开关管：第一一开关管（Qal)、第一二开关管 (Qa2)、第一三开关管（Qa3)、第一四开关管（ Qa4 )、第二一开关管（ Qbl )、第二二开关管（Qb2)、第二三开关管（Qb3)、第二四开关管（Qb4) 以及第三一开关管（Qcl)、第三二开关管（Qc2)、第三三开关管（Qc3)、第三四开关管（Qc4), 两个电容：第一电容（Cdc_link+ )和第二电容（ Cdcjink- ); 自耦变压具器有四个引脚：第一自耦变压器引脚（Pinl)、第二自耦变压器引脚（Pin2)、第三自耦变压器引脚（Pin3) 以及第四自耦变压器引脚（ Pin4 ); 第一电感（ La )、第二电感（ Lb )以及第三电感（ Lc )和第二共模电感（ Lcm2 ) 串联作为功率因数校正电路的输入端；

第一自耦变压器（Ta)、第二自耦变压器（Tb)以及第三自耦变压器（Tc) 的各自第一自耦变压器引脚（Pinl)和第四自耦变压器引脚（Pin4)连接到一起，分别与第一电感（La)、第二电感（Lb) 以及第三电感（Lc) 串联；

第一一二极管（Dal)和第一二二极管（Da2)串联，第一自耦变压器（Ta) 的第二自耦变压器引脚（ Pin2 )和第一一二极管（ Dal )和第一二二极管（ Da2 ) 的连接点连接；

第一三二极管（Da3)和第一四二极管（Da4)串联，第一自耦变压器（Ta) 的第三自耦变压器引脚（ Pin3 )和第一三二极管（ Da3 )和第一四二极管（ Da4 ) 的连接点连接；

第二自耦变压器（Tb) 的第二自耦变压器引脚（Pin2) 和第二一二极管 (Dbl )和第二二二极管（Db2) 的连接点连接；

第二三二极管（Db3)和第二四二极管（Db4)串联，第二自耦变压器（Tb) 的第三自耦变压器引脚（ Pin3 )和第二三二极管（ Db3 )和第二四二极管（ Db4 ) 的连接点连接；

第三自耦变压器（ Tc )的第二自耦变压器引脚（ Pin2 )和第三一二极管（ Del ) 和第三二二极管（Dc2) 的连接点连接；第三三二极管（Dc3)和第三四二极管（Dc4) 串联，第三自耦变压器（Tc) 的第三自耦变压器引脚（Pin3)和第三三二极管（Dc3)和第三四二极管（Dc4) 的连接点连接；

第一自耦变压器（ Ta )的第二自耦变压器引脚（ Pin2 )和第一一开关管（ Qal ) 的 D极连接，第——开关管（Qal) 的 S极和第一三开关管（Qa3) 的 S极连接；

第一自耦变压器（ Ta )的第三自耦变压器引脚（ Pin3 )和第一二开关管（ Qa2 ) 的 D极连接，第一二开关管（Qa2) 的 S极和第一四开关管（Qa4) 的 S极连接；

Tb的第二自耦变压器引脚（Pin2)和第二一开关管（Qbl) 的 D极连接，第二一开关管（ Qbl ) 的 S极和第二三开关管（ Qb3 ) 的 S极连接；

Tb的第三自耦变压器引脚（Pin3)和第二二开关管（Qb2) 的 D极连接，第二二开关管（Qb2) 的 S极和第二四开关管（Qb4) 的 S极连接；

第三自耦变压器（ Tc )的第二自耦变压器引脚（ Pin2 )和第三一开关管（ Qcl ) 的 D极连接，第三一开关管（Qcl) 的 S极和第三三开关管（Qc3) 的 S极连接；

第三自耦变压器（ Tc )的第三自耦变压器引脚（ Pin3 )和第三二开关管（ Qc2 ) 的 D极连接，第三二开关管（Qc2) 的 S极和第三四开关管（Qc4) 的 S极连接；

第一三开关管（Qa3)、第一四开关管（Qa4)、第二三开关管（ Qb3 )、第二四开关管（Qb4)、第三三开关管（Qc3) 以及第三四开关管（Qc4) 的 D 极连接到 N;

第一电容（Cdc_link+ )的电容的负极和零线 N连接，正极和功率因数校正电路输出正极 ( DC_LINK + )连接；

第二电容（Cdcjink-)正极和零线 N连接，负极和功率因数校正电路输出负极（ DC_LINK- )连接；

第——二极管（Dal)、第一三二极管（Da3)、第二一二极管（Dbl)、第二三二极管（ Db3 )、第三一二极管（ Del )以及第三三二极管（ Dc3 )阳极连接到功率因数校正电路输出正极（ DC_LINK + );

第一二二极管（Da2)、第一四二极管（Da4)、第二二二极管（Db2)、第二四二极管（Db4)、第三二二极管（Dc2)以及第三四二极管（Dc4) 阴极连接到功率因数校正电路输出负极（DC_LINK -)。

4、根据权利要求 3所述三态开关单元三相交错变换器，其特征在于，所述星星连接包括：三个电容：第一七电容（Cx7)、第一八电容（Cx8) 以及第一九电容（Cx9); 所述星星连接的另一端连接第二七电容（Cy7)的一端，所述第二七电容（Cy7) 的另一端连接输入线包括：

第一七电容（Cx7)、第一八电容（Cx8) 以及第一九电容（Cx9)—端连接到第二共模电感（Lcm2)和第一电感（La)、第二电感（Lb)以及第三电感 (Lc) 的连接处，另外一端连接到一起和第二七电容（Cy7)连接，第二七电容（ Cy7 ) 的另外一端和零线 N连接。