[發明專利]功率因數改善轉換器、以及，具備功率因數改善轉換器的電源裝置

在審

• 申請號: 201480081267.6
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN106716812A
• 公開（公告）日: 2017-05-24
• 發明（設計）人: 芳賀浩之
• 申請（專利權）人: 新電元工業株式會社
• 主分類號: H02M7/12
• 分類號: H02M7/12
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司31204
• 代理人: 郁旦蓉

技術領域

本發明涉及將多電平(Multilevel Power)轉換器技術適用于非絕緣型的功率因數改善轉換器，特別是，與級聯多電平(Cascade Multicell)型的多電平轉換器相關。

背景技術

以往，作為功率因數改善轉換器，采用升壓斬波電路的方式已被普遍知曉。圖15中展示此種方式的電路圖，二極管(Diode)21、二極管22、二極管23、以及二極管24被橋(Bridge)接，作為輸入連接有交流電流1，作為輸出連接有阻流器(Chock)2與MOSFET37的串聯電路。MOFET37的源極·漏極之間連接有二極管25與電容器(Condenser)54的串聯電路，電容器54的兩端連接有負載3。

該功率因數改善轉換器由于是將來自阻流器2的電流通過未圖示的濾波器(Filter)去除了高頻成分后的電流作為輸入電流，因此通過控制阻流器2的電流的低頻成分使其與交流電源1的電壓的波形相似，從而使其具備功率因數改善功能。

阻流器2的電流可以通過MOSFET37的開關(On Off)來控制。由于MOSFET37一單開啟則MOSFET37的電壓歸零(Zero)、MOSFET37一旦關閉則二極管25導通，所以MOSFET37的電壓就會與電容器54的電壓，即，輸出電壓相等。

因此，圖15中著眼于阻流器2的電壓變化的等價電路則成為了圖16中圖示的電路。此處，可變電壓源4將Vo作為輸出電壓并且具有±mVo的值。M具有0或1的值，交流電源1的電壓為正則符號為+(Plus)，交流電源1的電壓為負則符號為-(Minus)。不過，將交流電源1上側的電位高于下側的電位的狀態作為正電壓，反之則作為負電壓。

由于該電路為升壓斬波電路，因此是以輸出電壓高于輸入電壓為前提的。所以，當m＝0，即，MOSFET37一旦開啟則阻流器2的電流就會增大，當m＝1，即，MOSFET37一旦關閉則阻流器2的電流就會減小。通過控制該開關比就能能夠控制阻流器2的電流，從而就能夠控制功率因數改善轉換器的輸入電流使其與交流電源1的電壓的波形相似。

另一方面，作為實現與上述電路同等運作的電路，圖17中的電路也已被普遍知曉。此處，如將與圖15中圖示的電路相同的元件使用相同的記號進行標示，則，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41被橋接，作為輸入經由阻流器電容器54，電容器54的兩端連接有負載3。

在圖17中圖示的電路中，很顯然一旦所有的MOSFET開啟就會等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態。另外，一旦所有的MOSFET關閉，則由各MOSFET的體二極管(Body Diode)構成橋式整流(Bridge Diode)，因其整流作用，就會等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖17中圖示的電路作為功率因數改善轉換器發揮作用。

另外，MOSFET38、MOSFET39、MOSFET40、以及MOSFET41中的兩個能夠替換為二極管，圖18、圖19中的電路也已被眾所周知。

在圖18中圖示的電路中，很顯然一旦MOSFET40和MOSFET41開啟就會等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態。另外，一旦MOSFET40和MOSFET41關閉，則由二極管26和二極管27、MOSFET40的體二極管、以及MOSFET41的體二極管構成橋式整流，因其整流作用，就會等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖18中圖示的電路作為功率因數改善轉換器發揮作用。

在圖19中圖示的電路中，交流電源1為正電壓時一旦MOSFET39開啟，則電流就會以阻流器2、二極管26、MOSFET39的路徑流通，從而成為等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態。另外，交流電源1為負電壓時一旦MOSFET41開啟，則電流就會以MOSFET41、二極管28、阻流器2的路徑流通，從而成為等同于圖16中圖示的電路中m＝0的狀態。另外，一旦MOSFET39和MOSFET41關閉，則由二極管26和二極管28、MOSFET39的體二極管、以及MOSFET41的體二極管構成橋式整流，因其整流作用，就會等同于圖16中圖示的電路中m＝1的狀態。因此，與圖15中圖示的電路同樣的，也能夠使圖19中圖示的電路作為功率因數改善轉換器發揮作用。