[發明專利]變壓器原邊帶輔助環節的三相單級全橋功率因數校正器

有效

• 申請號: 201410131648.2
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103840654A
• 公開（公告）日: 2014-06-04
• 發明（設計）人: 孟濤;賁洪奇;王雪松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/32;H02M1/36
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務所 23109
• 代理人: 張宏威

技術領域

本發明涉及變壓器原邊帶輔助環節的三相單級全橋功率因數校正器，屬于電力電子領域。

背景技術

電力電子等非線性負載的廣泛應用給電網帶來了大量的諧波，諧波對電網的“污染”已經引起人們越來越多的重視。功率因數校正(power?factor?correction,PFC)技術是抑制諧波電流提高用電設備網側功率因數的有效方法，是電力電子領域的研究熱點。按電路結構不同，PFC技術分為兩級型和單級型兩種：兩級PFC由PFC電路和DC/DC(直流/直流)變換器組成，具有PFC效果與輸出特性好等優點，然而，采用兩級功率變換限制了電路效率的提高，并使電路結構復雜化；單級PFC采用一級電路同時實現PFC與DC/DC變換的功能，與兩級PFC相比，具有電路簡單、效率高、成本低等優點，是PFC技術發展的重要方向。目前，單級PFC技術在小功率領域的研究較為廣泛，在中大功率領域的研究相對較少，尤其是對于中大功率領域中三相單級PFC技術的研究仍處于發展階段。

基于全橋結構的三相單級功率因數校正器適合中大功率領域應用。該電路目前尚未得到廣泛應用主要有以下兩方面原因：(1)由于高頻變壓器原邊存在漏感，功率開關在狀態切換瞬間會承受很大的電壓尖峰，該電壓尖峰增加了開關管的電壓應力，降低了電路的可靠性；(2)電路起動時，輸出濾波電容電壓為零，升壓電感因對濾波電容充電而產生很大的過流，很容易造成電感的飽和甚至損壞。目前，這兩方面問題都有一些相應的解決方法。然而，已有的各種方法有的或多或少地增加了器件，有的增加了專門的控制電路，并且一種方法通常只能解決上述一個問題，如果要同時解決所有問題，整個電路系統的復雜程度甚至會超過兩級PFC電路，完全喪失了單級PFC技術的優勢。

發明內容

本發明目的是為了解決現有三相單極PFC電路無法很好的兼顧上述兩方面技術問題的缺陷，提供了一種變壓器原邊帶輔助環節的三相單級全橋功率因數校正器。

本發明所述變壓器原邊帶輔助環節的三相單級全橋功率因數校正器，它包括三相輸入整流電路、移相橋、變壓器T、輸出整流電路、電容C₅和電阻R；

三相輸入整流電路的正極輸出端與移相橋的正極輸入端連接；三相輸入整流電路的負極輸出端與移相橋的負極輸入端連接；

移相橋的交流輸出端與變壓器T的原邊繞組兩端相連，變壓器T的副邊繞組兩端與輸出整流電路的輸入端相連，輸出整流電路的輸出端同時并聯有電容C₅和電阻R，

移相橋為全控開關S₁、全控開關S₂、全控開關S₃和全控開關S₄構成的單相全橋結構逆變電路，

還包括無源輔助環節，無源輔助環節設置在三相輸入整流電路和移相橋之間；

無源輔助環節包括二極管D_L1、二極管D_L2、二極管D_C、二極管D_f、電容C_C1、電容C_C2和變壓器T_f；變壓器T_f具有并繞的原邊繞組L₁和L₂；副邊繞組L_f；變壓器T_f的原副邊繞組匝數比為n_f；原邊繞組L₁、原邊繞組L₂和副邊繞組L_f繞制在一個磁芯上；

二極管D_L1的陰極和電容C_C2的一端同時連接三相輸入整流電路的正極輸出端和移相橋的正極輸入端；

二極管D_L1的陽極與變壓器T_f原邊繞組L₁的異名端相連，變壓器T_f原邊繞組L₁的同名端同時與二極管D_C的陰極和電容C_C1的一端相連；二極管D_C的陽極同時與電容C_C2的另一端和變壓器T_f原邊繞組L₂的異名端相連；變壓器T_f原邊繞組L₂的同名端與二極管D_L2的陰極相連；

二極管D_L2的陽極和電容C_C1的另一端同時連接三相輸入整流電路的負極輸出端和移相橋的負極輸入端；