[發明專利]單相三電平無橋PFC整流器

在審

• 申請號: 201710935167.0
• 申請日: 2017-10-10
• 公開（公告）號: CN107579671A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 宮力;蔣云昊;丁穩房;席自強
• 申請（專利權）人: 湖北工業大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 武漢開元知識產權代理有限公司42104
• 代理人: 王和平,張繼巍

技術領域

本發明屬于高效率、高功率密度PFC整流器技術領域，具體涉及一種單相三電平無橋PFC整流器。

背景技術

開關電源的輸入級通常采用由二極管構成的不可控電容性整流電路，這種電路的主要缺點是輸入電流含有大量低次諧波成分，功率因數很低，對電網造成嚴重污染。采用全控電力電子開關器件構成的有源PFC技術，可以有效降低諧波含量、提高功率因數。由于采用高頻開關控制，有源PFC電路中無源濾波元件，如電感器、電容器體積可以大大減小，對提高變換器的功率密度十分有利。目前，有源PFC電路的應用已越來越廣泛。

兩電平Boost型PFC電路最為成熟和常見。該電路容易實現，可靠性高，但存在幾個問題：1)電感電流高頻開關紋波大；2)開關器件電壓應力大；3)當輸入電壓較低時，二極管整流橋的通態損耗大。這些問題會增加整流器的體積、成本，降低效率。

為解決上述問題，中國發明專利(授權公告號CN101728964授權公告日2012.1.4)提出的單電感三電平無橋功率因數校正變換器，能提高低輸入電壓時變換器的效率，且將電感電流紋波減小約50％，但在電源電壓的半個周期內，有一個直流電容一直處于放電狀態，因此必須采用較大容量和體積的電容，增加了體積、成本。國外學者提出了一種單相三電平無橋PFC電路，能實現兩個直流電容在半個電源周期內均勻充、放電，因而可以減小電容容量和體積，但共模噪聲較大，不利于EMI濾波器設計。在整流器主電路與機殼之間加裝共模濾波電容(Y電容)的方法，可以有效減少整流器的共模噪聲，但會增加漏電流和安全風險。

發明內容

本發明的目的就是針對上述技術的不足，提供一種能在不增加漏電流和安全風險前提下大大減小整流器共模電流的單相三電平無橋PFC整流器。

為實現上述目的，本發明所設計的單相三電平無橋PFC整流器，包括交叉開關濾波網絡、電力電子開關網絡、直流電容C₁和直流電容C₂；所述交叉開關濾波網絡的第一輸入端與電源電壓v_s的第一端相連，所述交叉開關濾波網絡的第二輸入端與電源電壓v_s的第二端相連，所述交叉開關濾波網絡的第一輸出端與所述電力電子開關網絡的第一輸入端相連，所述交叉開關濾波網絡的第二輸出端與所述電力電子開關網絡的第二輸入端相連。

進一步地，所述交叉開關濾波網絡1包括電子開關S_p、電子開關S_n、電感L₁、電感L₂、電容C_p和電容C_n；所述電子開關S_p與所述電容C_p組成第一串聯支路，所述電子開關S_n與所述電容C_n組成第二串聯支路；第一串聯支路中所述電子開關S_p的自由端與所述電感L₁的第一端相連作為所述交叉開關濾波網絡的第一輸入端與電源電壓v_s的第一端相連，第一串聯支路中所述電容C_p的自由端與所述電感L₂的第二端相連作為所述交叉開關濾波網絡的第二輸出端；第二串聯支路中所述電子開關S_n的自由端與所述電感L₁的第二端相連作為所述交叉開關濾波網絡的第一輸出端，第二串聯支路中所述電容C_n的自由端與所述電感L₂的第一端相連作為所述交叉開關濾波網絡的第二輸入端與電源電壓v_s的第二端相連；