一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路及控制系统技术方案

本实用新型专利技术提供一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路及控制系统，所述三相交错并联PFC电路包括：三相市电输入端、三电平PFC变换电路以及母线电容电路，所述三电平PFC变换电路包括三组双路的PFC变换电路，所述三相市电输入端的每一相输入均连接至一组双路的PFC变换电路，每一组PFC变换电路远离三相市电输入段的一端均连接至母线电容电路的中点；每一组PFC变换电路包括耦合电感、两路开关电路和两路二极管电路，所述耦合电感的一端连接至所述三相市电输入端，所述耦合电感的另一端分别与所述开关电路和二极管电路相连接。本实用新型专利技术既能够减小输入电流纹波和输出电流纹波，又能够有效减小电感体积和数量，增加功率密度。增加功率密度。增加功率密度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路及控制系统


[0001]本技术涉及一种PFC变换电路，尤其涉及一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，并涉及包括了该基于耦合电感的三相交错并联PFC电路的控制系统。

技术介绍

[0002]大功率AC
‑
DC电源采用Vienna三相有源功率因数校正电路(简称PFC)已经是相对成熟的技术，但是随着功率需求的不断增加，现有传统的Vienna三相PFC电路存在电感电流纹波大、体积大、半导体电流应力大和不易散热等问题。
[0003]现有传统的增加输出功率的解决方案有：采用器件并联的方式，虽然能够解决电流应力过大的问题，但是还是存在电感体积过大、发热过于集中不利散热以及并管的电流均衡无法完全保证等问题；采用独立电感并联的方式，但是也会带来电感数量增加、成本增加和体积增大等问题。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是需要提供一种既能减小电路纹波电流，又能够减小电感体积和数量的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，在此基础上，还进一步提供包括了该基于耦合电感的三相交错并联PFC电路的控制系统。
[0005]对此，本技术提供一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，包括：三相市电输入端、三电平PFC变换电路以及母线电容电路，所述三电平PFC变换电路包括三组双路的PFC变换电路，所述三相市电输入端的每一相输入均连接至一组双路的PFC变换电路，每一组双路的PFC变换电路远离所述三相市电输入端的一端均连接至所述母线电容电路的中点；所述一组双路的PFC变换电路包括耦合电感、两路开关电路和两路二极管电路，所述耦合电感的一端连接至所述三相市电输入端，所述耦合电感的另一端分别与所述开关电路和二极管电路相连接，所述开关电路和二极管电路分别与所述母线电容电路相连接。
[0006]本技术的进一步改进在于，所述开关电路包括双向开关，所述二极管电路包括第一二极管和第二二极管，所述耦合电感远离所述三相市电输入端的一端分别与所述双向开关的一端、第一二极管的正极以及第二二极管的负极相连接，所述双向开关的另一端连接至所述母线电容电路的中点，所述第一二极管的负极以及第二二极管的正极分别连接至所述母线电容电路的两端。
[0007]本技术的进一步改进在于，所述耦合电感为通过两个电感线圈绕在一个公共磁芯上的电感。
[0008]本技术的进一步改进在于，所述耦合电感的两个电感线圈的绕线圈数相同，电感量相同。
[0009]本技术的进一步改进在于，所述两个电感线圈的一边异名端相连接，并与所述三相市电输入端的输入交流相线相连接。
[0010]本技术的进一步改进在于，所述耦合电感包括串联的两个或两个以上的耦合
电感。
[0011]本技术的进一步改进在于，所述耦合电感包括串联的第一耦合电感L1和第二耦合电感L2，所述第一耦合电感L1和第二耦合电感L2结构相同，其线圈圈数比均为N1：N2；所述第一耦合电感L1的线圈N1同名端连接至所述三相市电输入端，所述第一耦合电感L1的线圈N1异名端连接至所述第二耦合电感L2的线圈N2同名端，所述第二耦合电感L2的线圈N2异名端连接至第一路的开关电路和第一路的二极管电路；所述第一耦合电感L1的线圈N2异名端连接至所述三相市电输入端，所述第一耦合电感L1的线圈N2同名端连接至所述第二耦合电感L2的线圈N1异名端，所述第二耦合电感L2的线圈N1同名端连接至第二路的开关电路和第二路的二极管电路。
[0012]本技术的进一步改进在于，所述耦合电感包括串联的第一耦合电感L1和第二耦合电感L2，所述第一耦合电感L1和第二耦合电感L2结构相同，其线圈圈数比均为N1：N2；在第一耦合电感L1的线圈N1完成后继续在第二耦合电感L2的磁环上绕制线圈N2，在第二耦合电感L2的线圈N1完成后继续在第一耦合电感L1的磁环上绕制线圈N2。
[0013]本技术还提供一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路控制系统，包括了如上所述的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路。
[0014]与现有技术相比，本技术的有益效果在于：采用耦合电感代替独立电感，并对电路的结构设计和时序控制进行了优化，耦合电感的每个绕组分别连接至交错并联的三电平PFC变换电路，既能够大大减小输入电流纹波和输出电流纹波，能够有效减小电感体积和数量，减小输入EMC滤波器体积，减少EMC干扰，还能够减少输出滤波电容数量，增加功率密度；在此基础上，还可以再进一步优化耦合电感以减小电感器件的高度和体积，提高功率密度，降低成本。
附图说明
[0015]图1是本技术一种实施例的电路原理图；
[0016]图2是本技术一种实施例的电感电流波形和输入总电流的关系仿真示意图；
[0017]图3是PFC变换电路工作状态等效电路及耦合电感电流波形示意图；
[0018]图4是本技术一种实施例的优化电路原理图；
[0019]图5是本技术一种实施例的再次优化电路原理图；
[0020]图6是本技术一种实施例优化后的耦合电感的俯视结构示意图；
[0021]图7是本技术一种实施例优化后的耦合电感的主视结构示意图；
[0022]图8是本技术一种实施例优化后的耦合电感的仰视结构示意图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图，对本技术的较优的实施例作进一步的详细说明。
[0024]如图1所示，本例提供一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，包括：三相市电输入端1、三电平PFC变换电路2以及母线电容电路3，所述三电平PFC变换电路2包括三组双路的PFC变换电路，所述三相市电输入端1的每一相输入均连接至一组双路的PFC变换电路，每一组双路的PFC变换电路远离所述三相市电输入端1的一端均连接至所述母线电容电路3的中点；所述一组双路的PFC变换电路包括耦合电感201、两路开关电路202和两路二极管电
路203，所述耦合电感201的一端连接至所述三相市电输入端1，所述耦合电感201的另一端分别与所述开关电路202和二极管电路203相连接，所述开关电路202和二极管电路203分别与所述母线电容电路3相连接；所述PFC变换电路也称PFC变换器；单相的耦合电感201可以是一个或多个。
[0025]本例所述三相市电输入端1包括VA、VB和VC共三相输入，每一相输入均连接至结构相同的双路的PFC变换电路，共计三组PFC变换器，实现三电平PFC变换电路2；所述母线电容电路3指的是母线电容C01和母线电容C02所在的母线电路；本例既能够减小电路纹波电流，又能够减小电感体积和数量的电路；在此基础上，还能够减小功率器件的电流应力，提高功率密度；通过对电路的结构设计和时序控制进行了优化之后，本例能够克服现有三相功率因数校正电路的缺陷，有效减小电感体积和减少数量，提高功率密度，降低成本。
[0026]即本例每一组的双路的PFC变换电路结构相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，其特征在于，包括：三相市电输入端、三电平PFC变换电路以及母线电容电路，所述三电平PFC变换电路包括三组双路的PFC变换电路，所述三相市电输入端的每一相输入均连接至一组双路的PFC变换电路，每一组双路的PFC变换电路远离所述三相市电输入端的一端均连接至所述母线电容电路的中点；所述一组双路的PFC变换电路包括耦合电感、两路开关电路和两路二极管电路，所述耦合电感的一端连接至所述三相市电输入端，所述耦合电感的另一端分别与所述开关电路和二极管电路相连接，所述开关电路和二极管电路分别与所述母线电容电路相连接。2.根据权利要求1所述的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，其特征在于，所述开关电路包括双向开关，所述二极管电路包括第一二极管和第二二极管，所述耦合电感远离所述三相市电输入端的一端分别与所述双向开关的一端、第一二极管的正极以及第二二极管的负极相连接，所述双向开关的另一端连接至所述母线电容电路的中点，所述第一二极管的负极以及第二二极管的正极分别连接至所述母线电容电路的两端。3.根据权利要求1或2所述的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，其特征在于，所述耦合电感为通过两个电感线圈绕在一个公共磁芯上的电感。4.根据权利要求3所述的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，其特征在于，所述耦合电感的两个电感线圈的绕线圈数相同。5.根据权利要求3所述的基于耦合电感的三相交错并联PFC电路，其特征在于，所述两个电感线圈的一边异名端相连接，并与所述三相市电输入端的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：磨志刚，钟轶，陈佳，
申请(专利权)人：深圳科士达科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：