[發(fā)明專利]一種多態(tài)功率因數(shù)校正電路和電力變換設(shè)備

有效

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• 申請日: 2014-06-30
• 公開（公告）號: CN105322776B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 武志賢
• 申請（專利權(quán)）人: 維諦技術(shù)有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42
• 代理公司: 北京同達信恒知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電力電子技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種多態(tài)功率因數(shù)校正電路和電力變換設(shè)備。

背景技術(shù)

功率因數(shù)校正(PFC,Power Factor Correction)電路廣泛應用在通信電源和不間斷電源(UPS，Uninterrupted Power Supply)中，它除了需要把交流電壓轉(zhuǎn)換為直流電壓外，同時還要校正輸入的功率因數(shù)，滿足各種標準對輸入特性的要求。三電平功率因數(shù)校正電路中的開關(guān)管的電壓應力是相同母線電壓下兩電平功率因數(shù)校正電路的開關(guān)管的電壓應力的一半，同時相同功率和開關(guān)頻率下的三電平功率因數(shù)校正電路中的電感體積小于兩電平功率因數(shù)校正電路中的電感體積，因此，三電平功率因數(shù)校正電路得到廣泛應用。

隨著高功率密度需求的不斷增加，提高功率因數(shù)校正電路中的開關(guān)管的開關(guān)頻率成為提高其功率密度的一個途徑。然而，雖然提高開關(guān)頻率可以減小無源器件電感、變壓器、電容等的體積，但是，開關(guān)頻率高了以后開關(guān)損耗增加，這樣功率因數(shù)校正電路的效率又很難保證，最終無法同時實現(xiàn)高功率密度和高效率。

為了同時提高效率和功率密度，交錯并聯(lián)的結(jié)構(gòu)被提出，但是交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)存在如下問題：需要采樣流過各交錯并聯(lián)單元的電感或者開關(guān)管的電流，進行電流的單獨控制，同時需要增加均流控制器消除各交錯并聯(lián)單元間的環(huán)流，這樣增加了采樣的成本，同時也使得均流控制器結(jié)構(gòu)復雜。而且交錯并聯(lián)的單元數(shù)量多的時候(如大于兩個并聯(lián)單元)均流控制的復雜度增加很多，控制難度加大。

綜上所述，為了同時提高現(xiàn)有的功率因數(shù)校正電路的效率和功率密度，功率因數(shù)校正電路中常采用交錯并聯(lián)結(jié)構(gòu)，由于需要采樣流過各交錯并聯(lián)的單元的電感或者開關(guān)管的電流，并消除各交錯并聯(lián)的單元間的環(huán)流，這樣增加了采樣的成本，同時也使得均流控制器結(jié)構(gòu)復雜，控制難度加大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種多態(tài)功率因數(shù)校正電路，用以解決現(xiàn)有的交錯并聯(lián)功率因數(shù)校正電路電流采樣電路個數(shù)多和電流控制器結(jié)構(gòu)復雜的問題。。

基于上述問題，本發(fā)明實施例提供的一種多態(tài)功率因數(shù)校正電路，包括兩個防反灌元件和兩個母線電容，所述兩個母線電容串聯(lián)在所述多態(tài)PFC電路的兩個輸出端之間，還包括兩個多態(tài)開關(guān)電路；

每個多態(tài)開關(guān)電路中包括一個變壓器和n個橋臂，每個多態(tài)開關(guān)中的n個橋臂并聯(lián)后連接在所述多態(tài)PFC電路的一個輸出端與所述兩個母線電容的中點之間，每個多態(tài)開關(guān)中的n個橋臂并聯(lián)后連接的所述多態(tài)PFC電路的輸出端不同；每個橋臂均包含一個可控開關(guān)元件和一個整流元件，該可控開關(guān)元件的一端與該整流元件的一端相連，該可控開關(guān)元件的另一端為該橋臂的一端，該整流元件的另一端為該橋臂的另一端；且每個橋臂中的可控開關(guān)元件連接所述兩個母線電容的中點；n為不小于2的整數(shù)；

當n＝2時，每個防反灌元件連接在，一個不同的多態(tài)開關(guān)電路中的變壓器的原邊繞組的同名端與該變壓器的副邊繞組的異名端相連的接線端與交流電壓源的第一輸出端之間；該變壓器的原邊繞組的異名端及其副邊繞組的同名端分別連接該多態(tài)開關(guān)電路中的不同連接點；該變壓器的原邊繞組的匝數(shù)與其副邊繞組的匝數(shù)相等；

當n≥3時，每個防反灌元件連接在，一個不同的多態(tài)開關(guān)電路中的變壓器的n個原邊繞組的同名端相連的接線端與所述交流電壓源的第一輸出端之間，每個變壓器的n個副邊繞組首尾連接構(gòu)成電回路；該變壓器的n個原邊繞組的異名端分別連接該多態(tài)開關(guān)電路中的不同連接點；該變壓器的原邊繞組的匝數(shù)與副邊繞組的匝數(shù)相等；

其中，一個連接點是一個多態(tài)開關(guān)電路的一個橋臂中的可控開關(guān)元件和該橋臂中的整流元件相連的連接點；所述交流電壓源的第二輸出端連接所述兩個母線電容的中點。

本發(fā)明實施例提供的一種電力變換設(shè)備，包括本發(fā)明實施例提供的多態(tài)PFC電路。

本發(fā)明實施例提供的一種用于三相交流電中的PFC電路，包括三個本發(fā)明實施例提供的多態(tài)PFC電路；

三個多態(tài)PFC電路中輸出正電壓的輸出端相連，三個多態(tài)PFC電路中輸出負電壓的輸出端相連；

每個多態(tài)PFC電路連接的交流電壓源的第一輸出端為三相交流電中的一相；三個多態(tài)PFC電路中的母線電容的中點相連。

本發(fā)明實施例提供的一種電力變換設(shè)備，包括發(fā)明實施例提供的用于三相交流電中的PFC電路。

本發(fā)明實施例的有益效果包括：