一种单级隔离型三相PFC变换器制造技术

单级隔离型三相PFC变换器，包括输入端电路和输出端电路；输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)；输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)。本发明专利技术仅用单级电路就实现了交流到直流转换的电气隔离，配合控制实现交流端单位功率因数的输入与恒压恒流恒功率的输出。电路相比传统两级结构，电路器件少、结构简单、高效可靠，并可大幅降低系统的体积和成本，控制系统简单，动态特性好，适用于高压直流UPS服务器电源和电动汽车直流充电的AC‑DC隔离转换场合。

【技术实现步骤摘要】
一种单级隔离型三相PFC变换器
本专利技术涉及一种单级隔离型三相PFC变换器。
技术介绍
传统的UPS系统中，电网输入通过AC-DC整流器与蓄电池相连，之后通过逆变器与静态开关输出。这样的系统存在可靠性低、维护和扩容困难、风险大以及转换效率低等缺点。高压直流电源方案逐渐成为了系统的主流，这现隔离型交流-直流变换。近年来，电动汽车直流充电模块电源系统发展迅速，该系统同样用到隔离型交流-直流变换器，因此隔离型交流输入直流输出的整流器成为工业界研究的热点。目前绝大部分整流器由两级系统构成，前级为PFC电路，实现单位功率因素电能输入并调节母线电压，后级为DC-DC电路实现电气隔离并调节控制输出电压与电流。两级电路结构复杂成本高。一方面元器件数量多增加了系统的成本并降低了系统的可靠性，另一方面存在两套控制算法来控制电路级联工作，控制复杂且难以满足系统的动态性能。
技术实现思路
本专利技术要克服现有技术的上诉缺点，提供一种单级隔离型三相PFC变换器及其控制方法，结构简单控制方便，保证了电气隔离的同时实现了输出的恒压恒流控制和单位功率因数输入。本专利技术所述的单级隔离型三相PFC变换器，包括输入端电路和输出端电路。所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容C1及下母线电容C2构成。所述的A相输入电路中，A相输入电感La的第一端与A相输电源相连，A相输入电感La的第二端与A相输入电容Ca第一端及A相变压器第一电感La1第一端相连，A相变压器第一电感La1第二端与A相第一开关管Sa1的源极、A相第四开关管Sa4的漏极及A相第三开关管Sa3的源极相连，A相第三开关管Sa3的漏极与A相第二开关管Sa2的漏极相连，A相第二开关管Sa2的源极与A相输入电容Ca1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，A相第一开关管Sa1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，A相第四开关管Sa4的源极与下母线电容C2的第二端相连。所述的B相输入电路中，B相输入电感Lb的第一端与B相输电源相连，B相输入电感Lb的第二端与B相输入电容Cb第一端及B相变压器第一电感Lb1第一端相连，B相变压器第一电感Lb1第二端与B相第一开关管Sb1的源极、B相第四开关管Sb4的漏极及B相第三开关管Sb3的源极相连，B相第三开关管Sb3的漏极与B相第二开关管Sb2的漏极相连，B相第二开关管Sb2的源极与A相输入电容Cb1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，B相第一开关管Sb1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，B相第四开关管Sb4的源极与下母线电容C2的第二端相连。所述的C相输入电路中，C相输入电感Lc的第一端与C相输电源相连，C相输入电感Lc的第二端与C相输入电容Cc第一端及C相变压器第一电感Lc1第一端相连，C相变压器第一电感Lc1第二端与C相第一开关管Sc1的源极、C相第四开关管Sc4的漏极及C相第三开关管Sc3的源极相连，C相第三开关管Sc3的漏极与C相第二开关管Sc2的漏极相连，C相第二开关管Sc2的源极与A相输入电容Cc1的第二端、上母线电容C1的第二端及下母线电容C2的第一端相连，C相第一开关管Sc1的漏极与上母线电容C1的第一端相连，C相第四开关管Sc4的源极与下母线电容C2的第二端相连。所述的输出端电路由A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容Co及下构成。所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感La2的第一端与A相第一二极管Da1的阳极及A相第二二极管Da2的阴相连，A相变压器第二电感La2的第二端与A相第二电容Ca2的第二端及A相第三电容Ca3的第一端相连，A相第一二极管Da1的阴极与A相第二电容Ca2的第一端及输出电容Co的第一端相连，A相第二二极管Da2的阳极与A相第三电容Ca3的第二端及输出电容Co的第二端相连。所述的B相输出电路中，B相变压器第二电感Lb2的第一端与B相第一二极管Db1的阳极及B相第二二极管Db2的阴相连，B相变压器第二电感Lb2的第二端与B相第二电容Cb2的第二端及A相第三电容Cb3的第一端相连，B相第一二极管Db1的阴极与B相第二电容Cb2的第一端及输出电容Co的第一端相连，B相第二二极管Db2的阳极与B相第三电容Cb3的第二端及输出电容Co的第二端相连。所述的C相输出电路中，C相变压器第二电感Lc2的第一端与C相第一二极管Dc1的阳极及C相第二二极管Dc2的阴相连，C相变压器第二电感Lc2的第二端与C相第二电容Cc2的第二端及A相第三电容Cc3的第一端相连，C相第一二极管Dc1的阴极与C相第二电容Cc2的第一端及输出电容Co的第一端相连，C相第二二极管Dc2的阳极与C相第三电容Cc3的第二端及输出电容Co的第二端相连。在A相电压处于正半周时，A相第一开关管Sa1与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第二开关管Sa2工作于零电压开通的软开关状态。在A相电压处于负半周时，A相第四开关管Sa4与A相第二开关管Sa2及A相第三开关管Sa3配合工作，回收A相变压器漏感能量，并使A相第三开关管Sa3工作于零电压开通的软开关状态。在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管Sb1与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管Sb2工作于零电压开通的软开关状态；在B相电压处于负半周时，B相第四开关管Sb4与B相第二开关管Sb2及B相第三开关管Sb3配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第三开关管Sb3工作于零电压开通的软开关状态；在C相输入电路的电压处于正半周时，C相第一开关管Sc1与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第二开关管Sc2工作于零电压开通的软开关状态；在C相电压处于负半周时，C相第四开关管Sc4与C相第二开关管Sc2及C相第三开关管Sc3配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第三开关管Sc3工作于零电压开通的软开关状态；ABC三相电路同时配合电网电压采样实现变换器的单位功率因数输入；上母线电容C1的电压和下母线电容C2的电压与输出电容Co的电压相关，动态调节以降低开关管的损耗。本专利技术的优点是：仅通过单级电路，即可实现电气隔离、单位功率因数输入、恒压或恒流或恒功率输出，一方面减少了系统器件，降低了系统成本并提高了系统的可靠性，另一方面通过简化电路实现了单级控制，进一步提高了系统的可靠性同时又提高了系统的动态响应速度。变压器即工作于正激工作状态又工作于反激工作状态，提高了磁性元件的利用率。母线电容电压与输出电容电压相关，动态调节可以降低电路的开关损耗。通过控制开关管的开关时序使第二开关管与第三开关管工作于零电压开通的软开关状态，降低了开关损耗。附图说明图1是本专利技术单级隔离型三相PFC变换器的输入端电路图；图2是本专利技术的输出端电路图。具体实施方式参见图1、2，本专利技术的单级隔离型三相PFC变换器，包括：所述的单级隔离型三相PFC变换器分为输入端电路和输出端电路两部分。所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容C1及下母线电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种单级隔离型三相PFC变换器，其特征在于：包括输入端电路和输出端电路；所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)构成。所述的A相输入电路中，A相输入电感(La)的第一端与A相输电源相连，A相输入电感(La)的第二端与A相输入电容(Ca)第一端及A相变压器第一电感(La1)第一端相连，A相变压器第一电感(La1)第二端与A相第一开关管(Sa1)的源极、A相第四开关管(Sa4)的漏极及A相第三开关管(Sa3)的源极相连，A相第三开关管(Sa3)的漏极与A相第二开关管(Sa2)的漏极相连，A相第二开关管(Sa2)的源极与A相输入电容(Ca1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，A相第一开关管(Sa1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，A相第四开关管(Sa4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的B相输入电路中，B相输入电感(Lb)的第一端与B相输电源相连，B相输入电感(Lb)的第二端与B相输入电容(Cb)第一端及B相变压器第一电感(Lb1)第一端相连，B相变压器第一电感(Lb1)第二端与B相第一开关管(Sb1)的源极、B相第四开关管(Sb4)的漏极及B相第三开关管(Sb3)的源极相连，B相第三开关管(Sb3)的漏极与B相第二开关管(Sb2)的漏极相连，B相第二开关管(Sb2)的源极与A相输入电容(Cb1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，B相第一开关管(Sb1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，B相第四开关管(Sb4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的C相输入电路中，C相输入电感(Lc)的第一端与C相输电源相连，C相输入电感(Lc)的第二端与C相输入电容(Cc)第一端及C相变压器第一电感(Lc1)第一端相连，C相变压器第一电感(Lc1)第二端与C相第一开关管(Sc1)的源极、C相第四开关管(Sc4)的漏极及C相第三开关管(Sc3)的源极相连，C相第三开关管(Sc3)的漏极与C相第二开关管(Sc2)的漏极相连，C相第二开关管(Sc2)的源极与A相输入电容(Cc1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，C相第一开关管(Sc1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，C相第四开关管(Sc4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)；所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感(La2)的第一端与A相第一二极管(Da1)的阳极及A相第二二极管(Da2)的阴相连，A相变压器第二电感(La2)的第二端与A相第二电容(Ca2)的第二端及A相第三电容(Ca3)的第一端相连，A相第一二极管(Da1)的阴极与A相第二电容(Ca2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，A相第二二极管(Da2)的阳极与A相第三电容(Ca3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；所述的B相输出电路中，B相变压器第二电感(Lb2)的第一端与B相第一二极管(Db1)的阳极及B相第二二极管(Db2)的阴相连，B相变压器第二电感(Lb2)的第二端与B相第二电容(Cb2)的第二端及A相第三电容(Cb3)的第一端相连，B相第一二极管(Db1)的阴极与B相第二电容(Cb2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，B相第二二极管(Db2)的阳极与B相第三电容(Cb3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；所述的C相输出电路中，C相变压器第二电感(Lc2)的第一端与C相第一二极管(Dc1)的阳极及C相第二二极管(Dc2)的阴相连，C相变压器第二电感(Lc2)的第二端与C相第二电容(Cc2)的第二端及A相第三电容(Cc3)的第一端相连，C相第一二极管(Dc1)的阴极与C相第二电容(Cc2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，C相第二二极管(Dc2)的阳极与C相第三电容(Cc3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；在A相输入电路的电压处于正半周时，A相第一开关管(Sa1)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第二开关管(Sa2)工作于零电压开通的软开关状态；在A相电压处于负半周时，A相第四开关管(Sa4)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第三开关管(Sa3)工作于零电压开通的软开关状态；在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管(Sb1)与B相第二开关管(Sb2)及B相第三开关管(Sb3)配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管(Sb2)工作于零电压开通的软开...

【技术特征摘要】
1.一种单级隔离型三相PFC变换器，其特征在于：包括输入端电路和输出端电路；所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)构成。所述的A相输入电路中，A相输入电感(La)的第一端与A相输电源相连，A相输入电感(La)的第二端与A相输入电容(Ca)第一端及A相变压器第一电感(La1)第一端相连，A相变压器第一电感(La1)第二端与A相第一开关管(Sa1)的源极、A相第四开关管(Sa4)的漏极及A相第三开关管(Sa3)的源极相连，A相第三开关管(Sa3)的漏极与A相第二开关管(Sa2)的漏极相连，A相第二开关管(Sa2)的源极与A相输入电容(Ca1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，A相第一开关管(Sa1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，A相第四开关管(Sa4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的B相输入电路中，B相输入电感(Lb)的第一端与B相输电源相连，B相输入电感(Lb)的第二端与B相输入电容(Cb)第一端及B相变压器第一电感(Lb1)第一端相连，B相变压器第一电感(Lb1)第二端与B相第一开关管(Sb1)的源极、B相第四开关管(Sb4)的漏极及B相第三开关管(Sb3)的源极相连，B相第三开关管(Sb3)的漏极与B相第二开关管(Sb2)的漏极相连，B相第二开关管(Sb2)的源极与A相输入电容(Cb1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，B相第一开关管(Sb1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，B相第四开关管(Sb4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的C相输入电路中，C相输入电感(Lc)的第一端与C相输电源相连，C相输入电感(Lc)的第二端与C相输入电容(Cc)第一端及C相变压器第一电感(Lc1)第一端相连，C相变压器第一电感(Lc1)第二端与C相第一开关管(Sc1)的源极、C相第四开关管(Sc4)的漏极及C相第三开关管(Sc3)的源极相连，C相第三开关管(Sc3)的漏极与C相第二开关管(Sc2)的漏极相连，C相第二开关管(Sc2)的源极与A相输入电容(Cc1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，C相第一开关管(Sc1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，C相第四开关管(Sc4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)；所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感(La2)的第一端与A相第一二极管(Da1)的阳极及A相第二二极管(Da2)的阴相连，A相变压器第二电感(La2)的第二端与A相第二电容(Ca2)的第二端及A相第三电容(Ca3)的第一端相连，A相第一二极管(Da1)的阴极与A相第二电...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵一，荣强，
申请(专利权)人：杭州禾迈电力电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33