一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器及其构成的三相整流变换器制造技术

本申请涉及一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器及其构成的三相整流变换器，它包括输入降压开关整流桥臂组、储能续流单元和升压开关单元；储能续流单元包括第一续流电感、第二续流电感和第七二极管；升压开关单元包括第七开关管、第八至第九二极管和第一滤波电容。本实用新型专利技术通过对降压开关整流桥臂组中的开关管施加“中”、“高”模式PWM驱动信号，实现降压型的PFC整流变换。在需要进行升压输出时，对降压开关整流桥组中的开关管施加常通和“中”模式PWM驱动信号，对第七开关管施加PWM驱动信号继续组合控制可实现升压，减少器件开通次数，降低开关损耗，适用于中小功率输出电压范围较宽，及需要高效率、高功率密度的场合。高功率密度的场合。高功率密度的场合。

【技术实现步骤摘要】
一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器及其构成的三相整流变换器


[0001]本申请涉及三相整流变换器
，具体涉及一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器及其构成的三相整流变换器。

技术介绍

[0002]当前用电设备功率越来越大，采用三相供电方式的用电设备也越来越多，如果用电设备没有功率因数矫正(PFC)功能就会对电网的电能质量破坏很大，严重时甚至会导致电网的瘫痪。为满足电网质量要求，减少对电网的谐波污染或者造成配网不必要的输送负担，三相用电设备必须具备PFC功能或者增加滤波装置，以满足相关法规要求。
[0003]一般来说，对于三相交流输入的整流变换电路，如果需要PFC功能，则通常以两电平或者三电平升压型为主。但升压后，输出电压较高，对后端所接的变换器或者负载使用有所限制，如输入标称三相三线380V的交流电压，输出一般都设定在720V左右，甚至高达800V。当后端输出电压还需要变换器调整时，常规的性能较好的功率管在650V以下，近年有电压稍高且高频开关性能较好的1200V左右的SiC等新型开关器件，但成本高昂；为解决整流变换器后端的直流变换器的功率器件的局限性，同时又兼顾效率及其他因素，近年来降压型的两电平整流变换器也成为大家研究的热点，如图1升压式PFC，当初电压较低时则需要做降低处理，图2所示的为降压式PFC，如果采用降压式但其理论上可以稳定输出最高为1.5倍相电压峰值电压的额定电压，如果输出需求电压是超过该电压范围的，但又未达到倍的相电压峰值，则后端必须再增配一级非隔离式的DC/DC直流变换电路(如升压式的方案) 变换为所需要的输出电压，图3则是采用升压或者降压方案再经过一级DC/DC稳压变换来实现，两级方案成本较高，同时由于两级的变换，效率会降低。

技术实现思路

[0004]本技术的目的在于，提供一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器及其构成的三相整流变换器，解决现有技术存在两级变换器需要多次变换、控制算法相对复杂、导流通路器件多和不能充分利用降压开关器件导流能力导致损耗大，从而不适宜在体积有限、成本要求相对较高或者输出较宽变动范围的场所进行应用的技术问题。
[0005]本技术采取的一种技术方案是：一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器，包括输入降压开关整流桥臂组、储能续流单元和升压开关单元；所述输入降压开关整流桥臂组包括第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂，每个降压开关整流桥臂均包括交流输入端口、正输出端口和负输出端口，所述交流输入端口、正输出端口和负输出端口之间设置有等效可控选择开关；所述储能续流单元包括第一续流电感、第二续流电感和第七二极管；所述升压开关单元包括第七开关管、第八至第九二极管和第一滤波电容；
[0006]所述第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂的
正输出端口依次连接后，再与所述第七二极管的阴极和第一续流电感的一端连接；所述第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂的负输出端口依次连接后，再与所述第七二极管的阳极和第二续流电感的一端连接；所述第一续流电感的另一端与所述第八二极管的阳极和第七开关管的漏极连接；所述第二续流电感的另一端与所述第九二极管的阴极和第七开关管的源极连接；所述第一滤波电容一端与第八二极管的阴极连接，形成整流变换器的正输出端，所述第一滤波电容另一端与第九二极管的阳极连接，形成整流变换器的负输出端。
[0007]进一步地，所述等效可控选择开关由一个开关管和四个二极管组成，或者由两个开关管和两个二极管组成；
[0008]当所述等效可控选择开关由一个开关管和四个二极管组成时，所述开关管的源极与第一二极管和第二二极管的阳极连接，所述开关管的漏极与第三二极管和第四二极管的阴极连接；所述第一二极管的阴极与所述正输出端口连接；所述第二二极管的阴极和第三二极管的阳极与所述交流输入端口连接；所述第四二极管的阳极与所述负输出端口连接；
[0009]当所述等效可控选择开关由两个开关管和两个二极管组成时，第一开关管和第一二极管串联成第一支路后，一端与所述交流输入端口连接，另一端与所述正输出端口连接，第二开关管和第二二极管串联成第二支路后，一端与所述交流输入端口连接，另一端与所述负输出端口连接，所述第一支路与所述第二支路关于所述交流输入端口对称。
[0010]进一步地，所述开关管和第七开关管均为设置有反并二极管的高频开关管或等效为相同功能的高频开关管，所述反并二极管为集成二极管、寄生二极管或外加二极管；所述第一滤波电容为有极性的电容或无极性的电容。
[0011]进一步地，还包括输入滤波器，所述输入滤波器与所述第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂的交流输入端口连接。
[0012]上述两电平型三相可升降压PFC整流变换器的控制方法为：
[0013]S100：根据输入的三相三线电源电压信号的锁相分析各相电源当前时刻所处的相位和区间段；
[0014]S200：根据步骤S100中的锁相相位分析出各个所述区间段中各相电源的电压的瞬时值大小；
[0015]S300：根据步骤S200中各相电源的电压的瞬时值大小及输出电压设定判断整流变换器的工作模式为降压模式还是升压模式、确定施加在输入降压开关整流桥臂组上的“高”模式驱动信号是PWM驱动信号还是常通信号以及对第七开关管是否进行PWM驱动控制；如果两相的相间瞬时值压差最大数值大于输出电压设定值则为降压模式，无须开通第七开关管，“高”模式驱动信号是PWM驱动信号；如果两相的相间瞬时值压差最大数值等于或者小于输出电压设定值则为升压模式，需要开通第七开关管，“高”模式驱动信号是常通信号；
[0016]S400：对当前区间段下的输入降压开关整流桥臂组施加驱动信号进行PWM驱动控制，使其中瞬时值较高的两相电流先导通；将已导通的瞬时值次高相交流回路上的开关管通路关断，让瞬时值最高相和瞬时值最低相的电流继续导通；具体方法为：给瞬时值最高与最低的两相交流回路中对应降压开关整流桥臂的开关管同时施加相同占空比大小的“高”模式PWM 驱动信号，同时对幅值瞬时值次高的电流回路中对应降压开关整流桥臂的开关管施加“中”模式PWM驱动信号，使在各个区间段中，施加“高”模式PWM驱动信号的开关管后关
断，施加“中”模式PWM驱动信号的开关管先关断；使各相电流在每个开关周期内都能够导通；
[0017]S500：在各相电流按照设定需要进行导通后，通过储能续流单元进行续流；如果是降压模式下，则关断输入降压开关整流桥臂组的所有驱动信号，如果是升压模式下，则只需要关断第七开关和幅值瞬时值次高的电流回路中对应降压开关整流桥臂的所有驱动信号。
[0018]进一步地，在步骤S300～S500中，对交流输入瞬时值最低相的降压开关整流桥臂施加与“高”模式PWM驱动信号相同的驱动信号或早于“中”模式关闭且与“高”模式PWM驱动信号同时关断的驱动信号。
[0019]进一步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器，其特征在于，包括输入降压开关整流桥臂组、储能续流单元和升压开关单元；所述输入降压开关整流桥臂组包括第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂，每个降压开关整流桥臂均包括交流输入端口、正输出端口和负输出端口，所述交流输入端口、正输出端口和负输出端口之间设置有等效可控选择开关；所述储能续流单元包括第一续流电感、第二续流电感和第七二极管；所述升压开关单元包括第七开关管、第八至第九二极管和第一滤波电容；所述第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂的正输出端口依次连接后，再与所述第七二极管的阴极和第一续流电感的一端连接；所述第一降压开关整流桥臂、第二降压开关整流桥臂和第三降压开关整流桥臂的负输出端口依次连接后，再与所述第七二极管的阳极和第二续流电感的一端连接；所述第一续流电感的另一端与所述第八二极管的阳极和第七开关管的漏极连接；所述第二续流电感的另一端与所述第九二极管的阴极和第七开关管的源极连接；所述第一滤波电容一端与第八二极管的阴极连接，形成整流变换器的正输出端，所述第一滤波电容另一端与第九二极管的阳极连接，形成整流变换器的负输出端。2.根据权利要求1所述的一种两电平型三相可升降压PFC整流变换器，其特征在于，所述等效可控选择开关由一个开关管和四个二极管组成，或者由两个开关管和两个二极管组成；当所述等效可控选择开关由一个开关管和四个二极管组成时，所述开关管的源极与第一二极管和第二二极管的阳极连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，李玲，
申请(专利权)人：刘三英，
类型：新型
国别省市：