[發明專利]用于內在功率因數校正的方法和設備

在審

• 申請號: 201580056611.0
• 申請日: 2015-10-19
• 公開（公告）號: CN107112912A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: 布魯斯·理查德·朗;安德魯·W·達加
• 申請（專利權）人: 動量動力學公司
• 主分類號: H02M7/00
• 分類號: H02M7/00
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 李春暉,李德山

1.一種內在功率因數校正設備，包括：

AC線源；

線頻率整流器，所述線頻率整流器連接至所述AC線源以提供半正弦整流供應電壓；

阻抗變換器，所述阻抗變換器對所述半正弦整流供應電壓進行響應以在輸出處提供阻抗變換后的次級側電壓；

次級側整流器，所述次級側整流器對所述次級側電壓進行整流；

次級側紋波濾波器，所述次級側紋波濾波器對來自所述次級側整流器的整流輸出進行濾波以去除變換器頻率紋波，并且在輸出處提供線頻率半正弦電流；以及

負載，所述負載接收所述線頻率半正弦電流，

其中，所述阻抗變換器在輕負載條件下提升所述次級側電壓以促使來自所述AC線源的線頻率源電流與所述負載處的所述線頻率半正弦電流成比例，以保持接近一的線負載功率因數和低諧波電流失真。

2.根據權利要求1所述的設備，其中，所述阻抗變換器包括TermanT形配置阻抗匹配網絡和具有以下值的兩個串聯的諧振電容器，所述值被選擇使得所述阻抗變換器具有90度的傳輸相移，所述90度的傳輸相移促使施加至所述負載的負載電流量值與所述AC線源成比例并且同相。

3.根據權利要求1所述的設備，其中，所述AC線源包括三相AC線源，所述三相AC線源的每個相連接有線頻率整流器以提供半正弦整流供應電壓，求和變壓器提供與所述AC線源的電隔離，所述求和變壓器的輸出被提供至所述阻抗變換器。

4.根據權利要求3所述的設備，其中，所述求和變壓器包括三個物理上獨立的變壓器。

5.根據權利要求3所述的設備，其中，所述求和變壓器包括在公共芯上具有六個繞組且三相的部分通量相消的單個變壓器。

6.根據權利要求3所述的設備，還包括在三相AC線上的抑制所述傳輸頻率轉換器的開關頻率分量的濾波器。

7.根據權利要求3所述的設備，其中，提供至所述負載的所述線頻率半正弦電流是來自每個AC線相的彼此偏移120度的三個整流的正弦曲線之和。

8.根據權利要求1所述的設備，其中，所述AC線源包括三相AC線源，所述三相AC線源的每個相連接有線頻率整流器以提供半正弦整流供應電壓，初級側感應線圈被實現為與連接至所述次級側整流器的次級側感應線圈共享公共磁芯的三個獨立且共位的感應線圈。

9.根據權利要求1所述的設備，其中，所述AC線源是插入式充電器。

10.根據權利要求1所述的設備，其中，所述負載是電池充電負載。

11.根據權利要求1所述的設備，其中，所述負載是能夠以來自單相線源的半正弦電流波形或多相線源之和進行操作的電化學負載或電鍍負載。

12.一種內在功率因數校正設備，包括：

DC電源；

并聯紋波濾波電容器，所述并聯紋波濾波電容器提供對所述DC電源的輸出的線頻率紋波濾波；

DC至AC轉換器，所述DC至AC轉換器將來自所述并聯紋波濾波電容器的輸出的經線頻率紋波濾波的DC電壓轉換成輸出方波電壓；

阻抗變換器，所述阻抗變換器將所述輸出方波電壓轉換成處于所述DC至AC轉換器的頻率的正弦波，所述正弦波由線頻率正弦曲線進行包絡調制以形成雙極性正弦包絡；

次級側整流器，所述次級側整流器將所述雙極性正弦包絡整流成單極性半正弦包絡；

去整流網絡，所述去整流網絡將所述單極性半正弦包絡的每隔一個周期的極性反轉以產生正弦波形；以及

AC負載，所述AC負載接收所述正弦波形，

其中，所述阻抗變換器在輕負載條件下提升次級側電壓以促使來自所述DC電源的線頻率源電流與所述AC負載處的電流成比例，以保持接近一的線負載功率因數和低的諧波電流失真。

13.根據權利要求12所述的設備，其中，所述阻抗變換器包括Terman阻抗變換網絡，所述Terman阻抗變換網絡提供隨著所述Terman阻抗變換網絡的次級側處的瞬時負載電壓而變化的電壓變換。

14.根據權利要求12所述的設備，還包括紋波濾波器網絡，所述紋波濾波器網絡用于在所述單極性半正弦包絡被施加至所述去整流網絡之前從所述單極性半正弦包絡中去除高頻紋波。