一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路制造技术

本发明专利技术涉及一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路,通过一种三开关谐波电流注入电路，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。谐波电流注入电路中的开关切换不存在将输入电压短路的风险，注入支路桥臂之间的换流可以实现无死区的平滑过渡，进一步减小输入电流畸变；引入抽头电感电路，将绕组分为n1、n2两个部分，通过改变n1或n2的值就可以在相同的开关管占空比下得到不同的直流增益，即具有拓宽占空比的功能；结合谐波电流注入电路的开关控制，实现大直流电压增益降压输出。本发明专利技术无需复杂的矢量控制，只要采用DC/DC PWM控制技术，就可以在实现三相输入电流正弦化的同时实现大直流电压增益降压输出，控制方便易于实现，不仅拓宽了占空比的工作范围，且有利于降低导通损耗。

A buck three phase power factor correction circuit with large DC voltage gain

【技术实现步骤摘要】
一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路
本专利技术涉及电能变换领域，具体涉及一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路。技术背景电力电子装置中的不可控整流或相控整流会在电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。5千瓦以上功率用电设备通常采用三相供电的大功率用电设备，产生的谐波污染大，功率因数校正（PFC）技术却没有得到普遍的应用，主要源于三相PFC技术的发展不够成熟，实际应用中系统结构和控制复杂，实现困难。最常见的三相PFC电路结构为PWM整流器，可分为两大类：电压型PWM整流器和电流型PWM整流器。前者为升压型结构，输出电压大于三相输入线电压的峰值，对于国内380V（欧洲400V）的工业用电，输出直流电压一般达到700~800V；北美地区的480V（或600V）动力供电，输出电压更高。电流型PWM整流器为降压型结构，适用于低压输出的应用场合。近些年出现了一类谐波电流注入型三相PFC电路，如SWISS整流器为其中一种降压结构，但谐波电流注入网络容易出现相间短路风险，且在较低电压输出时，占空比过小，不利于系统效率的优化。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，拓宽占空比，在较大直流电压增益的降压条件下实现三相功率因数校正。本专利技术采取的技术方案为：一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相整流桥DB1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、谐波电流注入电路、抽头电感电路、输出滤波电容C4及负载R1；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；所述谐波电流注入电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、功率MOSFET管Sy1、功率MOSFET管Sy2及功率MOSFET管Sy3；所述抽头电感电路包括带抽头电感L1、带抽头电感L2及功率MOSFET管Sy4。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。所述三相整流桥DB1的三个输入端分别连接在滤波电感L1与滤波电容C1的公共节点、滤波电感L2与滤波电容C2的公共节点和滤波电感L3与滤波电容C3的公共节点；所述三相整流桥DB1的正输出端与IGBT管Q1的一端连接，所述三相整流桥DB1的负输出端与IGBT管Q2的一端连接；所述IGBT管Q1的另一端与二极管D1的阴极、二极管D3的阴极、二极管D5的阴极及带抽头电感L1的绕组为n2的一端连接；所述IGBT管Q2的另一端与二极管D2的阳极、二极管D4的阳极、二极管D6的阳极及带抽头电感L2的绕组为n2的一端连接。二极管D1的阳极与二极管D7的阳极及功率MOSFET管Sy1的源极连接，二极管D3的阳极与二极管D9的阳极及功率MOSFET管Sy2的源极连接，二极管D5的阳极与二极管D11的阳极及功率MOSFET管Sy3的源极连接；二极管D2的阴极与二极管D8的阴极及MOSFET管Sy1的漏极连接，二极管D4的阴极与二极管D10的阴极及MOSFET管Sy2的漏极连接，二极管D6的阴极与二极管D12的阴极及MOSFET管Sy3的漏极连接；所述三相整流桥DB1的三个输入端分别与二极管D7的阴极和二极管D8的阳极、二极管D9的阴极和二极管D10的阳极、二极管D11的阴极和二极管D12的阳极连接。所述带抽头电感L1的中间抽头与功率MOSFET管Sy4的源极相连；所述带抽头电感L1的绕组为n1的一端与输出滤波电容C4的一端及负载R1的一端相连；所述带抽头电感L2的中间抽头与功率MOSFET管Sy4的漏极相连；所述带抽头电感L2的绕组为n1的一端与输出滤波电容C4的另一端及负载R1的另一端相连。本专利技术一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，具有以下有益效果：本专利技术的三开关的谐波电流注入电路可以有效降低输入电源相间短路的风险；本专利技术可以实现在占空比相同的情况下，得到更低的输出电压，实现大直流电压增益降压工作；本专利技术无需复杂的矢量控制，只要采用DC/DCPWM控制技术，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电路的开关管的驱动信号与三相输入电源的时序图。图3是本专利技术在区间①工作时的等效电路图。图4是图3的简化电路图。图5是本专利技术在区间①工作时阶段1的电流通路图。图6是本专利技术在区间①工作时阶段2的电流通路图。图7是本专利技术在区间①工作时阶段3的电流通路图。图8是本专利技术在区间①工作时阶段4的电流通路图。具体实施方式图1所示为一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，它包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相整流桥DB1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、谐波电流注入电路、抽头电感电路、输出滤波电容C4及负载R1；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；所述谐波电流注入电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、功率MOSFET管Sy1、功率MOSFET管Sy2及功率MOSFET管Sy3；所述抽头电感电路包括带抽头电感L1、带抽头电感L2及功率MOSFET管Sy4。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。所述三相整流桥DB1的三个输入端分别连接在滤波电感L1与滤波电容C1的公共节点、滤波电感L2与滤波电容C2的公共节点和滤波电感L3与滤波电容C3的公共节点；所述三相整流桥DB1的正输出端与IGBT管Q1的一端连接，所述三相整流桥DB1的负输出端与IGBT管Q2的一端连接；所述IGBT管Q1的另一端与二极管D1的阴极、二极管D3的阴极、二极管D5的阴极及带抽头电感L1的绕组为本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，其特征在于：包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相整流桥DB1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、谐波电流注入电路、抽头电感电路、输出滤波电容C4及负载R1；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；所述谐波电流注入电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、功率MOSFET管Sy1、功率MOSFET管Sy2及功率MOSFET管Sy3；所述抽头电感电路包括带抽头电感L1、带抽头电感L2及功率MOSFET管Sy4。/n

【技术特征摘要】
1.一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，其特征在于：包括三相交流输入电源Uin、滤波电路、三相整流桥DB1、IGBT管Q1、IGBT管Q2、谐波电流注入电路、抽头电感电路、输出滤波电容C4及负载R1；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；所述谐波电流注入电路包括二极管D1、二极管D2、二极管D3、二极管D4、二极管D5、二极管D6、二极管D7、二极管D8、二极管D9、二极管D10、二极管D11、二极管D12、功率MOSFET管Sy1、功率MOSFET管Sy2及功率MOSFET管Sy3；所述抽头电感电路包括带抽头电感L1、带抽头电感L2及功率MOSFET管Sy4。


2.根据权利要求1所述的一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，其特征在于：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.根据权利要求1所述的一种大直流电压增益的降压型三相功率因数校正电路，其特征在于：所述三相整流桥DB1的三个输入端分别连接在滤波电感L1与滤波电容C1的公共节点、滤波电感L2与滤波电容C2的公共节点和滤波电感L3与滤波电容C3的公共节点；所述三相整流桥DB1的正输出端与IGBT管Q1的一端连接，所述三...

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