[實用新型]一種單周期三相六開關功率因數校正調制器

有效

• 申請號: 201922333653.2
• 申請日: 2019-12-23
• 公開（公告）號: CN212518789U
• 公開（公告）日: 2021-02-09
• 發明（設計）人: 林杰;張黎明;張惠軍;謝波;沈鵬程;王飛龍;劉克力
• 申請（專利權）人: 武漢永力科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/42
• 分類號: H02M1/42;H02M1/088
• 代理公司: 武漢東喻專利代理事務所(普通合伙) 42224
• 代理人: 雷霄

本實用新型公開了一種單周期三相六開關功率因數校正調制器，屬于交流?直流變換技術領域。該調制器包括誤差放大器、積分器、加法器、三個比較器、過零檢測電路、相位分區及PWM信號分配控制邏輯電路。本實用新型根據三相電路的特性，令電流絕對值最大相開關不動，使得在相同的工作頻率的條件下，比傳統單周期三相六開關功率因數校正電路的實際開關次數減少三分之一，可以較好地解決傳統單周期三相六開關功率因數校正電路因工作頻率的提高所帶來的損耗加大的不足。

技術領域

本實用新型涉及電能變換裝置的交流-直流變換器領域，具體涉及一種單周期三相六開關功率因數校正調制器。

背景技術

隨著電力電子技術的廣泛應用，電網諧波污染帶來的危害越來越引起人們的關注。接入電網的設備所產生的電流諧波極大地影響了電網的安全，嚴重時可使得接入同一電網的設備不能正常工作，甚至造成部分設備的損壞。這些嚴重的后果迫使人們對電能變換裝置提出輸入電流總諧波失真(THD)的限制要求。從節能減排的方面，要求該裝置盡可能的提高效率。因此，用電設備的功率因數校正及其轉換效率，近年來一直是業界十分關注的研究課題，而且今后必將越來越重視。由于三相設備往往功率較大，因此三相功率因數校正的應用就占據有十分重要的位置。

將單周期控制技術應用于三相功率因數校正具有很多優勢，它使得電路簡潔、動態響應快、穩定性好且易于實現。采用低開關損耗的調制方法，可進一步提高了傳統單周期三相六開關功率因數校正電路的效率，是一個很有現實意義且很有必要的研究課題。

圖1為三相六開關功率因數校正的電路原理框圖。根據圖1中的三相六開關功率因數校正的電路的主電路及其等效平均模型，我們可以推導出三相六開關功率因數校正的控制方程：

其方程式右邊的功能為PWM調制器，式中V_m為誤差放大器的輸出，τ為積分器的時間常數，在本方程式中要求τ＝0.5T_S，這里的T_S就是該積分器的工作周期，也是該單周期功率因數校正電路的工作周期,方程式左邊為相電流檢測電路。

傳統的三相六開關功率因數校正PWM調制器實現方案的電路框圖可參見圖2。由N₁構成的誤差放大器的兩個輸入連接至參考基準和取樣電壓，N₁構成的誤差放大器的輸出為-V_m；誤差放大器的輸出端連接至由N₂構成的積分器的輸入端，積分器在一個積分周期內的輸出為：V_m*(t/τ)；積分器輸出端連接至由N₃構成的加法器的一個反相輸入端，加法器的另一個反相輸入端連接至誤差放大器的輸出端，加法器的輸出為：V_m*(1-t/τ)，這里的τ＝0.5T_S，T_S就是該積分器的工作周期。該輸出即為上述控制方程電路實現方案中調制用的鋸齒波信號。為實現三相電流的PWM調制，調制器采用了三個比較器N₄、N₅及N₆，將鋸齒波信號與三相輸入電流采樣信號進行比較，輸出三個比較結果及它們的非信號，加上死區電路后得到G_an、G_ap，G_bn、G_bp及G_cn，G_cp，它們分別為三相六開關功率因數校正調制的三個橋臂功率開關的控制信號(參見圖2)。由此可見，該單周期三相六開關功率因數校正調制器的每個工作周期，其六個主開關都要開關一次，工作頻率越高，開關的次數就越多，所帶來的開關損耗就越大，主功率電路中的二極管的反向恢復損耗也越大。該因素限制了傳統單周期六開關功率因數校正電路的工作頻率的進一步提高或者效率的進一步提升。

實用新型內容