[實用新型]一種降壓式三相四線制三電平PFC整流器系統

有效

• 申請號: 202020578279.2
• 申請日: 2020-04-17
• 公開（公告）號: CN211959080U
• 公開（公告）日: 2020-11-17
• 發明（設計）人: 李志忠;趙付立;李優新;陳嘉輝
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: H02M7/217
• 分類號: H02M7/217;H02M1/42;H02M1/12
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 陳勝杰

本實用新型公開了一種降壓式三相四線制三電平PFC整流器系統，利用Buck拓撲電路結構、不帶反并聯二極管的IGBT以及通過相應的電路控制，實現電感電流連續模式(CCM)Buck型三相四線制三電平功率因數校正的功能，達到降低總諧波失真、提高功率因數和高效穩定工作的效果。

技術領域

本實用新型涉及AC/DC功率因數校正技術的技術領域，尤其涉及到一種降壓式三相四線制三電平PFC整流器系統。

背景技術

隨著電力電子技術快速發展，各種用電設備得到普及。然而接入電網的電力電子開關電源設備成為向電網注入電流諧波的主要來源。高次電流諧波已經嚴重影響了電網電能質量、傳輸效率和其他設備的安全運行。因此國內外相關組織針對這一問題制定了限制電力系統電流諧波的相關安全標準。功率因數校正作為一種抑制高次諧波電流和提高功率因數的有效方法，已經成為中大功率電子設備不可或缺的重要一部分。

功率因數校正電路分為無源功率因數校正(PPFC)和有源功率因數校正(APFC)。APFC由于體積小、PF值高而得到廣泛應用。傳統的功率因數校正電路以升壓有源功率因數校正整流器(Boost APFC)為代表，其以結構簡單、安全穩定的特點得到廣泛應用。然而，在寬范圍輸入電壓條件下，傳統的Boost APFC整流器在低電壓輸入時比高壓輸入時其效率要低，而且輸出電壓較高，對于后級設備功率器件電壓應力要求較高。由于前級整流橋的存在，導致過多的能量損失，尤其在低壓大功率時，二極管的通態損耗更為明顯，這大大限制了整流器整機效率的提升。

為了解決傳統Boost APFC整流器帶來的問題，有學者提出了無橋Buck PFC整流器，無橋Buck方案利用開關管代替橋臂二極管，減小了導通路徑開關器件的損耗，而且實現降壓輸出的目的，減小了后級電路功率器件電壓應力要求，從而縮小了成本和提高了工作效率。然而無橋Buck PFC整流器在低壓輸入時，由于輸出電壓高于輸入電壓期間，存在一定的輸入電流死角，從而會惡化輸入電流的諧波和功率因數值。

發明內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供一種降壓式三相四線制三電平PFC整流器系統，利用Buck拓撲電路結構、不帶反并聯二極管的IGBT以及通過相應的電路控制，實現電感電流連續模式(CCM)Buck型三相四線制三電平功率因數校正(Power FactorCorrection，PFC)的功能，達到降低總諧波失真、提高功率因數和高效穩定工作的效果。

為實現上述目的，本實用新型所提供的技術方案為：

一種降壓式三相四線制三電平PFC整流器系統，包括主功率電路和控制電路；

所述控制電路與主功率電路連接，從主功率電路得到其輸入電壓V(abc)、輸出電壓V_out、電感電流I_L(abc)采樣數據；

其中，所述主功率電路由輸出并聯且結構相同的A相三電平Buck PFC整流器、B相三電平Buck PFC整流器以及C相三電平Buck PFC整流器組成；

所述A相三電平Buck PFC整流器包括功率電感L_a、功率MOSFET S₁、不帶反并聯二極管的IGBT S₂、S₃、快恢復二極管D₁、D₂、D₃、D₄、輸出濾波電容C_o1、C_o2以及負載R；