功率因数校正PFC电路、控制方法、电动车辆和充电桩技术

本申请实施例提供一种功率因数校正PFC电路、控制方法、电动车辆和充电桩，其中，PFC电路包括控制模块和至少一个单相校正电路，单相校正电路包括第一电感、第二电感、第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂。控制模块用于控制单相校正电路中的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂中的各开关管导通或者关断；单相校正电路用于将交流电路提供的单相交流电进行功率因素校正并转换为输出给直流电路的直流电，或者将直流电路提供的直流电进行功率因素校正并转换为输出给交流电路的单相交流电。采用本申请实施例，实现了开关管的软切换，可降低PFC电路的导通损耗和开关损耗，可提升PFC电路的性能。可提升PFC电路的性能。可提升PFC电路的性能。

【技术实现步骤摘要】
功率因数校正PFC电路、控制方法、电动车辆和充电桩


[0001]本申请涉及电子电路
，尤其涉及一种功率因数校正PFC电路、控制方法、电动车辆和充电桩。

技术介绍

[0002]随着电力电子技术的不断发展以及用电设备对功率要求的提升，基于单相交流(alternating current，AC)供电发展出的多相AC供电逐渐称为主流供电方案，尤其是三相AC供电。单相AC供电和三相AC供电的供电电路通常是由功率因数校正(power factor correction，PFC)电路以及直流(direct current)/DC变换器构成。其中，PFC电路主要用于整流以及控制输入电流波形和输入电压波形趋向一致以提升功率因数。DC/DC变换器是一种转变输入直流电压为设定直流电压并输出的电压转换器，其主要用于直流上的电压调整。
[0003]然而，当前的PFC电路都是通过二极管进行整流，并且也都是以硬开关的方式实现开关管的导通和关断，这就使得当前的PFC电路的导通损耗和开关损耗较大，PFC电路的整体性能不佳。

技术实现思路

[0004]本申请实施例公开了一种功率因数校正PFC电路、控制方法、电动车辆和充电桩，通过对PFC电路中的开关管进行软切换，实现了交流电路和直流电路之间的功率因数校正和双向供电，可降低PFC电路的导通损耗和开关损耗，可提升PFC电路的性能。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种PFC电路，包括控制模块和至少一个单相校正电路和控制模块，单相校正电路包括第一电感、第二电感、第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂均包括至少两个开关管。第一电感和第二电感的第一连接点与交流电路的单相输入输出端相连接，第一电感与第一桥臂相连接，第二电感与第二桥臂相连接，第一桥臂和第二桥臂并联连接于第二连接点和第三连接点，第二连接点和第三连接点与第三桥臂相连接，第三桥臂与直流电路相连接。
[0006]控制模块用于控制单相校正电路中的第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂中的各开关管导通或者关断。如此，通过控制桥臂中的开关管导通或关断，实现了开关管的软切换，可降低PFC电路的导通损耗和开关损耗，可提升PFC电路的性能。
[0007]单相校正电路用于将交流电路提供的单相交流电进行功率因素校正并转换为输出给直流电路的直流电，或者将直流电路提供的直流电进行功率因素校正并转换为输出给交流电路的单相交流电。如此，可以实现整流和逆变功能，提高了PFC电路的适用性和稳定性。
[0008]在一种可能的实现方式中，第一桥臂包括第一开关管、第二开关管和第一桥臂中点，第二桥臂包括第三开关管、第四开关管和第二桥臂中点。其中，第一开关管和第二开关管串联连接于第一桥臂中点，第一桥臂中点与第一电感相连接，第三开关管和第四开关管
串联连接于第二桥臂中点，第二桥臂中点与第二电感相连接，第一开关管和第三开关管的连接点作为第二连接点，第二开关管和第四开关管的连接点作为第三连接点。
[0009]其中，第一桥臂的第一开关管可以由1个或多个开关管并联。同理，第一桥臂中的第二开关管也可以由1个或多个开关管并联，第二桥臂中的第三开关管和第四开关管可以由1个或多个开关管并联。第一桥臂中的第一开关管和第二桥臂中的第三开关管之间的载波的相位差可以为180度，第一桥臂中的第二开关管和第二桥臂中的第四开关管之间的相位差可以为180度。
[0010]在一种可能的实现方式中，控制模块用于基于单相校正电路中的第一电感的电流和感值，和/或第二电感的电流和感值，以及单相校正电路的输入电压和输出电压，获取单相校正电路中的第一桥臂和第二桥臂中的至少一个开关管的端口电压；基于单相校正电路中的第一电感的电流和第二电感的电流，以及开关管的端口电压中的至少一项，导通或者关断单相校正电路中的第一桥臂和第二桥臂中的各开关管。其中，开关管的端口电压为开关管的漏极端和源极端之间的电压。如此，通过单相校正电路中的电感的电流大小和方向，和/或开关管的端口电压控制该单相校正电路中开关管的导通或关断，可降低PFC电路的导通损耗和开关损耗，提高了功率控制的准确率，可提升PFC电路的性能。
[0011]在一种可能的实现方式中，当单相校正电路的输入信号来自交流电路，且处于正半周期时，或者当单相校正电路的输入信号来自直流电路，且处于负半周期时，单相校正电路中的第一桥臂中的主开关管为第二开关管，单相校正电路中的第二桥臂中的主开关管为第四开关管；或者当单相校正电路的输入信号来自交流电路，且处于负半周期时，或者当单相校正电路的输入信号来自直流电路，且处于正半周期时，单相校正电路中的第一桥臂中的主开关管为第一开关管，单相校正电路中的第二桥臂中的主开关管为第三开关管。
[0012]在一种可能的实现方式中，控制模块用于当单相校正电路中的第一电感的电流等于第一预设电流，或单相校正电路中的第二电感的电流等于第二预设电流时，关断单相校正电路中的第一桥臂和第二桥臂中导通的主开关管；当与主开关管串联的开关管的端口电压升高之后，导通与主开关管串联的开关管；当第一电感的电流反向流动，或第二电感的电流反向流动时，关断与主开关管串联的开关管；当主开关管的端口电压为0时，导通主开关管。
[0013]可以理解，当单相校正电路中的第一电感的电流等于第一预设电流时，表示与第一电感连接的第一桥臂中的开关管的电压产生变化，且电压变化值为输入电压的大小。当单相校正电路中的第二电感的电流等于第二预设电流时关闭第二开关管，第二电感连接的第二桥臂中的开关管的电压产生变化，且电压变化值为输入电压的大小。因此，可以通过关断处于导通状态的开关管，升高与该开关管串联的开关管的电压，再导通该开关管。并在该开关管的电压反向流动时关断，在主开关管的端口电压减小为0时导通该主开关管，从而可采用ZVS技术实现了第一桥臂和第二桥臂中的主开关管的零电压导通，可降低PFC电路的导通损耗和开关损耗，可提升PFC电路的性能。
[0014]在一种可能的实现方式中，第三桥臂包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第四连接点、第五连接点和第三桥臂中点。其中，第五开关管和第六开关管串联连接于第四连接点，第四连接点与第二连接点相连接，第七开关管和第八开关管串联连接于第五连接点，第五连接点与第三连接点相连接，第六开关管和第七开关管串联连接于
第三桥臂中点，第五开关管的漏极端、第八开关管的源极端和第三桥臂中点与直流电路相连接。
[0015]其中，第三桥臂稳态工作时，第五开关管和第七开关管的导通状态和关断状态相同，第六开关管和第八开关管的导通状态和关断状态相同，且第五开关管(第七开关管)和第六开关管(第八开关管)为互补发波的关系，开关频率与输入交流电的频率相同。
[0016]在一种可能的实现方式中，直流电路包括正母线、负母线、第一电容、第二电容和第六连接点；其中，第五开关管的漏极端和第一电容与正母线相连接，第八开关管的源极端和第二电容与负母线相连接，第一电容和第二电容串联于第六连接点，第六连接点与第三桥臂本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功率因数校正PFC电路，其特征在于，所述PFC电路包括控制模块和至少一个单相校正电路，其中，所述单相校正电路包括第一电感、第二电感、第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述第一电感和所述第二电感的第一连接点与交流电路的单相输入输出端相连接，所述第一电感与所述第一桥臂相连接，所述第二电感与所述第二桥臂相连接，所述第一桥臂和所述第二桥臂并联连接于第二连接点和第三连接点，所述第二连接点和所述第三连接点与所述第三桥臂相连接，所述第三桥臂与直流电路相连接，所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第三桥臂均包括至少两个开关管；所述控制模块用于控制所述单相校正电路中的所述第一桥臂、所述第二桥臂和所述第三桥臂中的各所述开关管导通或者关断；所述单相校正电路用于将所述交流电路提供的单相交流电进行功率因素校正并转换为输出给所述直流电路的直流电，或者将所述直流电路提供的直流电进行功率因素校正并转换为输出给所述交流电路的单相交流电。2.根据权利要求1所述的PFC电路，其特征在于，所述第一桥臂包括第一开关管、第二开关管和第一桥臂中点，所述第二桥臂包括第三开关管、第四开关管和第二桥臂中点；其中，所述第一开关管和所述第二开关管串联连接于所述第一桥臂中点，所述第一桥臂中点与所述第一电感相连接，所述第三开关管和所述第四开关管串联连接于所述第二桥臂中点，所述第二桥臂中点与所述第二电感相连接，所述第一开关管和所述第三开关管的连接点作为所述第二连接点，所述第二开关管和所述第四开关管的连接点作为所述第三连接点。3.根据权利要求2所述的PFC电路，其特征在于，所述控制模块用于基于所述单相校正电路中的所述第一电感的电流和感值，和/或所述第二电感的电流和感值，以及所述单相校正电路的输入电压和输出电压，获取所述单相校正电路中的所述第一桥臂和所述第二桥臂中的至少一个所述开关管的端口电压，所述开关管的端口电压为所述开关管的漏极端和源极端之间的电压；基于所述单相校正电路中的所述第一电感的电流和所述第二电感的电流，以及所述开关管的端口电压中的至少一项，导通或者关断所述单相校正电路中的所述第一桥臂和所述第二桥臂中的各所述开关管。4.根据权利要求3所述的PFC电路，其特征在于，当所述单相校正电路的输入信号来自所述交流电路，且处于正半周期时，或者当所述单相校正电路的输入信号来自所述直流电路，且处于负半周期时，所述单相校正电路中的所述第一桥臂中的主开关管为所述第二开关管，所述单相校正电路中的所述第二桥臂中的主开关管为所述第四开关管；或者当所述单相校正电路的输入信号来自所述交流电路，且处于负半周期时，或者当所述单相校正电路的输入信号来自所述直流电路，且处于正半周期时，所述单相校正电路中的所述第一桥臂中的主开关管为所述第一开关管，所述单相校正电路中的所述第二桥臂中的主开关管为所述第三开关管；所述控制模块用于当所述单相校正电路中的所述第一电感的电流等于第一预设电流，或所述单相校正电路中的所述第二电感的电流等于第二预设电流时，关断所述单相校正电路中的所述第一桥臂和所述第二桥臂中导通的主开关管；当与所述主开关管串联的开关管的端口电压升高之后，导通与所述主开关管串联的开关管；当所述第一电感的电流反向流动，或所述第二电感的电流反向流动时，关断与所述主开关管串联的开关管；当所述主开关
管的端口电压为0时，导通所述主开关管。5.根据权利要求1
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4中任一项所述的PFC电路，其特征在于，所述第三桥臂包括第五开关管、第六开关管、第七开关管、第八开关管、第四连接点、第五连接点和第三桥臂中点；其中，所述第五开关管和所述第六开关管串联连接于所述第四连接点，所述第四连接点与所述第二连接点相连接，所述第七开关管和所述第八开关管串联连接于所述第五连接点，所述第五连接点与所述第三连接点相连接，所述第六开关管和所述第七开关管串联连接于所述第三桥臂中点，所述第五开关管的漏极端、所述第八开关管的源极端和所述第三桥臂中点与所述直流电路相连接。6.根据权利要求5所述的PFC电路，其特征在于，所述直流电路包括正母线、负母线、第一电容、第二电容和第六连接点；其中，所述第五开关管的漏极端和所述第一电容与所述正母线相连接，所述第八开关管的源极端和所述第二电容与所述负母线相连接，所述第一电容和所述第二电容串联于所述第六连接点，所述第六连接点与所述第三桥臂中点和所述交流电路的中位点或者虚拟中位点相连接。7.根据权利要求5所述的PFC电路，其特征在于，所述控制模块用于当所述单相校正电路的输入信号处于正半周期时，控制所述单相校正电路中的所述第五开关管和所述第七开关管导通、所述第六开关管和所述第八开关管关断；或者当所述单相校正电路的输入信号处于负半周期时，控制所述单相校正电路中的所述第六开关管和所述第八开关管导通、所述第五开关管和所述第七开关管关断。8.根据权利要求1
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7中任一项所述的PFC电路，其特征在于，所述第一桥臂和所述第二桥臂中的各所述开关管的频率相等，且大于所述第三桥臂中的各所述开关管的频率。9.一种PFC电路的控制方法，其特征在于，所述PFC电路包括控制模块和至少一个单相校正电路，其中，所述单相校正电路包括第一电感、第二电感、第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂，所述第一电感和所述第二电感的第一连接点与交流电路的单相输入输出端相连接，所述第一电感与所述第一桥臂相连接，所述第二电感与所述第二桥臂相连接，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张希俊，陈长浩，姚军，
申请(专利权)人：华为数字能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：