一种非隔离型三相PFC变换器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种非隔离型三相PFC变换器，其中变换器包括开关单元、整流单元和储能续流单元，开关单元包括三个开关组，三个开关组分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上；三个开关组分别通过三根相线与整流单元连接；储能续流单元包括第一至第二续流电感和滤波电容，整流单元的正极端通过正极母线与第一续流电感一端串联，负极端通过负极母线与第二续流电感一端串联，正极母线与负极母线之间设有滤波电容，第一续流电感的另一端和第二续流电感的另一端分别与滤波电容的两端连接。本实用新型专利技术结构简单，控制逻辑也较为精简，因此在高功率密度场合，优势十分明显。

A non isolated three-phase PFC converter

The utility model discloses a non isolated three-phase PFC converter, in which the converter comprises a switch unit, a rectifying unit and a energy storage unit. The switch unit includes three switching groups, three switch groups are set on the three phase lines of the three phase three wire power supply, and the three switch groups pass three phase lines and rectifying respectively. Unit connection; the energy storage unit includes the first to second continuous flow inductors and the filter capacitance. The positive extremes of the rectifier unit are connected to the first end of the first continuous current inductor by the positive pole, and the negative pole is connected to one end of the second continuous current inductor by the negative pole. The first continuous current inductor is set up between the positive pole bus and the negative bus line. The other end of the second continuous current inductor is connected with the two ends of the filter capacitor respectively. The utility model has the advantages of simple structure and simple control logic, so it has obvious advantages in high power density occasions.

【技术实现步骤摘要】
一种非隔离型三相PFC变换器
本技术涉及电力电子领域，特别是涉及一种非隔离型三相PFC变换器。
技术介绍
由于近年来单体设备用电负荷的容量越来越大，大多是采用三相供电，比如电动汽车充电站等，假如没有PFC矫正功能就会对电网的电能质量破坏很大，甚至严重时会导致电网的瘫痪。长期以来，对于三相交流输入的PFC(功率因素校正)电路，通常以升压(boost)型为主(如图1)，为三电平结构，两电容中点电位与电网中点的电位基本相同，通过双向开关分别控制对应相的电流。开关合上的对应相的电流幅度值增大，开关断开时对应桥臂上的二极管导通电路，在输出电压的的作用下Boost电感上的电流减小，从而实现对电流的控制。但Boost升压型输出电压较高，未能保证PF(功率因素)值及THDI(电流谐波畸变总数)指标较好，如输入标称三相三线380VAC的，输出一般都在720V左右，甚至在800V，而常规的性能较好的功率管在650V以下，近年来有出现电压稍高的1200V左右的SIC等新型开关器件，但成本高昂；因此，后端的直流变换器局限于功率器件的有限性，要兼顾效率及其他因素，处理起来较为麻烦。为此，迫切需要寻求既能满足电能质量并且电压低的PFC电路，即是降压式PFC，因此大家除在继续使用较为典型的升压式PFC电路外，也开始探索降压(BUCK)式的PFC变换器。如图2所示，于2012年在27届IEEE电力电子应用博览会(AnnualIEEEAppliedPowerElectronicsConferenceandExposition(APEC2012)27th)上发表发布的论文《Swissrectifier—Anovelthree-phasebuck-typePFCtopologyforElectricVehiclebatterycharging》，介绍了近年来较为典型降压型PFC电路，其中较为典型的SWiSSRECTIFER电路，其相比6-switchbuck-typePFC电路(图3)进行了创新和演变，其声称损耗更低，效率更高。从细致分析来看，确实通过减少高频开关管的轮换，以及在电流回路中的开关器件的数量减少可以实现其声称的改进，但在体积有限或者成本要求相对较高的场所，该电路也有它的一些局限性，如功率器件的数量较多(图2为16个，图3为12个)，特别是开关管，由于每个开关管(或者开关单元)的电位不同，其都需要一个独立的驱动电源，因此驱动线路较多且复杂，从做实际产品的角度来说，Swissrectifier与6-switchbuck-typePFC相比在控制及成本上并没有太大的优势，尤其是在功率密度要求较高的场合，反倒因为器件数量的增多成为劣势。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本技术目的在于提出一种非隔离型三相PFC变换器，以解决上述现有技术存在的结构复杂导致的不适宜在体积有限或者成本要求相对较高的场所进行应用的技术问题。为此，本技术提出一种非隔离型三相PFC变换器，包括开关单元、整流单元和储能续流单元，所述开关单元包括三个开关组，三个所述开关组分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上；三个所述开关组分别通过三根相线与所述整流单元连接；所述储能续流单元包括第一至第二续流电感和滤波电容，所述整流单元的正极端通过正极母线与第一续流电感一端串联，负极端通过负极母线与第二续流电感一端串联，所述正极母线与负极母线之间设有所述滤波电容，所述第一续流电感的另一端和所述第二续流电感的另一端分别与所述滤波电容的两端连接。优选地，所述开关组包括第一功率开关和第二功率开关；所述第一功率开关和所述第二功率开关通过同一所述驱动单元、同一个驱动信号进行驱动，所述第一功率开关和所述第二功率开关的源极相向设置；或，所述第一功率开关和所述第二功率开关各自通过独立的所述驱动单元、驱动信号进行驱动，所述第一功率开关和所述第二功率开关的源极相背设置。优选地，所述第一功率开关和所述第二功率开关为MOS管或IGBT管。优选地，所述正极母线和所述负极母线间的输出电压的幅值范围最高为三相相电压VIN的√3*√2*(√3/2)倍。优选地，还包括输入滤波器，所述输入滤波器设置在所述开关单元前端，三相三线电源经输入滤波器滤波后接入所述开关单元。同时，本技术还提出了一种非隔离型三相PFC变换器，包括至少两个如上任一所述的PFC变换器，各个PFC变换器之间以并联或者交错并联连接。本技术与现有技术对比的有益效果包括：从结构上，本技术克服了传统的升压型PFC电路的缺陷，使得后端的直流变换器不用局限于功率器件的有限性，本技术提出的降压型PFC变换器，也改变了传统降压式的实现形式，具有更为简单的拓扑结构，相比6-switchbuck-typePFC可以节省驱动电路(包含供电)，相比Swissrectifier除可以节省驱动电路(包含供电)外，还可以节省很多功率器件，因此整个交直流变换电路简单，控制逻辑精简，效率高，适合于高效率及高功率密度需求场合，优势十分明显；从功能上，该拓扑结构结合控制方法能有效保证的各相电路的导通或电感电流工作于连续状态，因此具有较好的PF值以及THDI，同时因为，设置的对称电感(第一续流电感L1和第二续流电感L2)，结合滤波电容，有利于提高非隔离型的变换器的EMI性能或获得较好的PF值以及THDI。从控制上，由于结构上的简化，功率元器件的减少，进而降低了控制的难度，从PFC功能的开关操作来看，通过对其中一个开关组施加“高”驱动状态的PWM驱动信号，对其他两个开关组实行PWM驱动状态的驱动信号，由此，可简化控制方法。所以本技术在高功率密度场合，优势十分明显，如全砖模块大小的三相PFC，满足高精尖产品需要。附图说明图1是现有的升压式PFC电路结构示意图。图2是现有的SWiSSRECTIFER电路示意图。图3是现有的6-switchbuck-typePFC电路示意图。图4是本技术实施例1的非隔离型三相PFC变换器的示意图。图5是本技术实施例1的三相电压波形示意及交汇点定义示意图。图6是本技术实施例1的AC-BC区间AB向导通回路示意图。图7是本技术实施例1的AC-BC区间BC相续流回路示意图。图8是本技术实施例1的AC-BC区间AC相续流回路示意图。图9是本技术实施例1的AC-BC区间电感电流续流回路示意图。图10是单续流电感(正边)电路的负边电位变化示意图。图11是本技术实施例1的等效变换示意图。图12是本技术实施例1的电位等效变换波形示意图。图13是本技术实施例1三相交流周期内各开关组驱动波形关系示意。图14是本技术实施例1的变形实施例2的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施方式并对照附图对本技术作进一步详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本技术的范围及其应用。参照以下附图，将描述非限制性和非排他性的实施例，其中相同的附图标记表示相同的部件，除非另外特别说明。实施例1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非隔离型三相PFC变换器，其特征在于：包括开关单元、整流单元和储能续流单元，所述开关单元包括三个开关组，三个所述开关组分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上；三个所述开关组分别通过三根相线与所述整流单元连接；所述储能续流单元包括第一至第二续流电感和滤波电容，所述整流单元的正极端通过正极母线与第一续流电感一端串联，负极端通过负极母线与第二续流电感一端串联，所述正极母线与负极母线之间设有所述滤波电容，所述第一续流电感的另一端和所述第二续流电感的另一端分别与所述滤波电容的两端连接。

【技术特征摘要】
1.一种非隔离型三相PFC变换器，其特征在于：包括开关单元、整流单元和储能续流单元，所述开关单元包括三个开关组，三个所述开关组分别设置在接入的三相三线电源的三根相线上；三个所述开关组分别通过三根相线与所述整流单元连接；所述储能续流单元包括第一至第二续流电感和滤波电容，所述整流单元的正极端通过正极母线与第一续流电感一端串联，负极端通过负极母线与第二续流电感一端串联，所述正极母线与负极母线之间设有所述滤波电容，所述第一续流电感的另一端和所述第二续流电感的另一端分别与所述滤波电容的两端连接。2.如权利要求1所述的三相PFC变换器，其特征在于：所述开关组包括第一功率开关和第二功率开关；所述第一功率开关和所述第二功率开关通过同一驱动单元、同一个驱动信号进行驱动。3.如权利要求2所述的三相PFC变换器，其特征在于：所述第一功率开关和所述第二功率开关的源极相向设置。4.如权利要求1所述的三相PFC变换...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伦全，郑车晓，周涛，
申请(专利权)人：深圳市保益新能电气有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44