一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路制造技术

一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，通过由三个双向开关构成的谐波电流注入网络，对工频整流时输入相电流为死区的部分进行补偿，从而实现三相电流正弦控制。对级联Buck电路进行结构上的简化后，引入二次Buck变换器，将一级Buck电路的降压变比

A three-phase PFC circuit with large transformation ratio and reduced voltage based on secondary buck converter

【技术实现步骤摘要】
一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路
本专利技术涉及一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路。技术背景电力电子装置中的不可控整流或相控整流会在网侧产生大量的谐波电流，导致电源系统利用率低、损耗大、影响用电设备的正常工作甚至危及整个电网的稳定运行，谐波治理越来越得到学术界和各国政府的重视，已出台了许多谐波限制标准来规范用电设备的谐波含量。如IEC61000-3-2，GB17625.1等标准，明确规定电子设备的谐波电流限值，只有满足规范要求的电子设备才允许上市。随着电力电子技术的发展，DC/DC变换器技术日渐成熟。对于降压型DC/DC变换器，单个Buck变换器在降低输入电压的能力受限于晶体管的最小导通时间，限制了占空比D的最小值。在某些高压输入、低压输出，大降压变比且无需隔离的场合，BUCK电路中高频开关管工作的占空比过小，导致器件应力和开关损耗增大，转换效率偏低，甚至无法正常工作。因此，对于大变比降压型三相PFC电路的研究逐渐成为了趋势。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，拓宽占空比，在保证较大的降压变比的同时能够实现三相功率因素校正。本专利技术采取的技术方案为：一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相不可控二极管整流桥、二次Buck变换器、三次谐波电流注入电路、输出回路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；所述滤波电路和三相不可控二极管整流桥连接在一起；所述三相不可控二极管整流桥和二次Buck变换器连接在一起；所述二次Buck变换器和三次谐波注入电路连接在一起；所述三次谐波注入电路和输出回路连接在一起。所述滤波电路包括滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电感L3、滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3；所述三相交流输入电源Uin的三个输入相电压分别与滤波电感L1的一端、滤波电感L2的一端、滤波电感L3的一端连接；滤波电感L1的另一端连接在滤波电容C1的一端；滤波电感L2的另一端连接在滤波电容C2的一端；滤波电感L3的另一端连接在滤波电容C3的一端；滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3的另一端连接在一起。所述三相不可控二极管整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6；所述整流部分的二极管D1阳极连接二极管D2阴极，二极管D1阳极和二极管D2阴极连接的公共节点与滤波电感L1的一端相连；二极管D3阳极连接二极管D4阴极，二极管D3阳极和二极管D4阴极连接的公共节点与滤波电感L2的一端相连；二极管D5阳极连接二极管D6阴极，二极管D5阳极和二极管D6阴极连接的公共节点与滤波电感L3的一端相连；所述整流部分的二极管D1、二极管D3、二极管D5阴极公共端连接在一起；所述整流部分的二极管D2、二极管D4、二极管D6阳极公共端连接在一起。所述二次Buck变换器包括二极管D7、二极管D8、电感L4、电容C4、开关管Q1和开关管Q2；所述二极管D7阳极与二极管D8阴极相连，二极管D7阴极与二极管D2、二极管D3、二极管D6阴极公共端相连接，二极管D8阳极与二极管D1、二极管D4、二极管D5阳极公共端相连接；所述电感L4一端与二极管D7阴极相连，电感L4另一端与电容C4一端相连，电容C4另一端与二极管D7阳极相连；所述开关管Q1一端连接到电感L4和电容C4的公共节点；所述开关管Q2一端连接到二极管D8阳极。所述三次谐波电流注入电路包括反向串联的IGBT管Sy1、IGBT管Sy2、IGBT管Sy3、二极管D9和二极管D10；IGBT管Sy1一端和滤波电感L1相连，IGBT管Sy2一端和滤波电感L2相连，IGBT管Sy3一端和滤波电感L3相连，IGBT管Sy1、IGBT管Sy2和IGBT管Sy3的另一端连接在一起组成公共端，二极管D9阳极和二极管D10阴极连接在一起形成公共点；IGBT管Sy1、IGBT管Sy2和IGBT管Sy3组成的公共端与二极管D9阳极和二极管D10阴极连接在一起形成的公共点连接在一起；所述二极管D9阴极与开关管Q1的另一端相连，二极管D10阳极与开关管Q2的另一端相连。所述输出回路包括电感L5、电感L6、电容C5和负载电阻R1；所述电感L5一端连接在二极管D9阴极，电感L5另一端与电容C5的一端相连；所述电感L6一端连接在二极管D10阳极，电感L6另一端与电容C5的另一端相连；所述负载电阻R1与电容C5并联。本专利技术与现有的技术相比具有以下优点：本专利技术采用两级Buck电路级联而成的二次Buck变换器，可以实现在占空比相同的情况下，使得输出电压更低，实现大降压变比工作；本专利技术无需复杂的矢量控制，只要采用两个经典的PID闭环控制器，就可以实现三相输入电流正化弦，易于实现。附图说明图1是本专利技术的具体实施电路图；图2是本专利技术的谐波电流注入网络的开关管的驱动信号与三相输入电源的时序图；图3是本专利技术所使用的二次Buck变换器电路结构；图4是本专利技术所使用的二次Buck变换器与传统的Buck的电压变比随占空比变化的曲线图；图5是本专利技术在稳态工作时的输入电压电流波形图。具体实施方式图1所示为一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相不可控二极管整流桥、二次Buck变换器、三次谐波电流注入电路、输出回路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；所述滤波电路和三相不可控二极管整流桥连接在一起；所述三相不可控二极管整流桥和二次Buck变换器连接在一起；所述二次Buck变换器和三次谐波注入电路连接在一起；所述三次谐波注入电路和输出回路连接在一起。所述滤波电路包括滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电感L3、滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3；所述三相交流输入电源Uin的三个输入相电压分别与滤波电感L1的一端、滤波电感L2的一端、滤波电感L3的一端连接；滤波电感L1的另一端连接在滤波电容C1的一端；滤波电感L2的另一端连接在滤波电容C2的一端；滤波电感L3的另一端连接在滤波电容C3的一端；滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3的另一端连接在一起。所述三相不可控二极管整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6；所述整流部分的二极管D1阳极连接二极管D2阴极，二极管D1阳极和二极管D2阴极连接的公共节点与滤波电感L1的一端相连；二极管D3阳极连接二极管D4阴极，二极管D3阳极和二极管D4阴极连接的公共节点与滤波电感L2的一端相连；二极管D5阳极连接二极管D6阴极，二极管D5阳极和二极管D6阴极连接的公共节点与滤波电感L3的一端相连；所述整流部分的二极管D1、二极管D3、二极管D5阴极公共端连接在一起；所述整流部分的二极管D2、二极管D4、二极管D6阳极公共端连接在一起。所述二次Buck本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，其特征在于：它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相不可控二极管整流桥、二次Buck变换器、三次谐波电流注入电路、输出回路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；所述滤波电路和三相不可控二极管整流桥连接在一起；所述三相不可控二极管整流桥和二次Buck变换器连接在一起；所述二次Buck变换器和三次谐波注入电路连接在一起；所述三次谐波注入电路和输出回路连接在一起。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，其特征在于：它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相不可控二极管整流桥、二次Buck变换器、三次谐波电流注入电路、输出回路；所述三相交流输入电源Uin和滤波电路连接在一起；所述滤波电路和三相不可控二极管整流桥连接在一起；所述三相不可控二极管整流桥和二次Buck变换器连接在一起；所述二次Buck变换器和三次谐波注入电路连接在一起；所述三次谐波注入电路和输出回路连接在一起。


2.如权利要求1所述的一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，其特征是：所述滤波电路包括滤波电感L1、滤波电感L2、滤波电感L3、滤波电容C1、滤波电容C2和滤波电容C3；所述三相交流输入电源Uin的三个输入相电压分别与滤波电感L1的一端、滤波电感L2的一端、滤波电感L3的一端连接；滤波电感L1的另一端连接在滤波电容C1的一端；滤波电感L2的另一端连接在滤波电容C2的一端；滤波电感L3的另一端连接在滤波电容C3的一端；滤波电容C1、滤波电容C2、滤波电容C3的另一端连接在一起。


3.如权利要求1所述的一种基于二次Buck变换器的大变比降压型三相PFC电路，其特征是：所述三相不可控二极管整流桥包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6；所述整流部分的二极管D1阳极连接二极管D2阴极，二极管D1阳极和二极管D2阴极连接的公共节点与滤波电感L1的一端相连；二极管D3阳极连接二极管D4阴极，二极管D3阳极和二极管D4阴极连接的公共节点与滤波电感L2的一端相连；二极管D5阳极连接二极管D6阴极，二极管D5阳极和二极管D6阴极连接的公共节点与滤波电感L3的一端相连；所述整流部分的二极管D1、二极管D3、二极管D5阴极公共端连接在一起；所述整流部分的二极管D2、二极管D4、二极管D6阳极公共端连接在一起。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：颜景斌，贾云飞，李瑞松，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙;23