补偿式三相有源功率因数校正电路制造技术

本发明专利技术公开了一种补偿式三相有源功率因数校正电路，包括无控式三相有源功率因数校正电路，其特征在于设有三相补偿电路－可控式三相双开关功率因数校正电路，其三个输入端分别与无控式三相有源功率因数校正电路的三个输入端相连接，两个输出端分别与无控式三相有源功率因数校正电路的两个输出端相连接。本发明专利技术兼具独立式、无控式三相有源功率因数校正电路的各自优点，可以保持输入电流与相应的输入电压的正弦波形近似、相位相同，实现三相输入电流完全“正弦化”，具有较高的输入功率因数和功率密度，有效降低开关电源对电网的“污染”，还可以明显减少开关电源器件数量，缩小开关电源的体积，降低开关电源的成本，进一步提高产品性能和市场竞争力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率因数校正电路，尤其是涉及一种补偿式三相有源功率 因数校正电路。
技术介绍
开关电源是为计算机、通信和家用电子设备提供直流电源的一种电力电子装置，按照功率变换方式分类有AC/DC、 DC/DC两类。传统的三相 AC/DC电能变换输入级普遍采用二极管整流加电容滤波电路，其输入电流 波形呈尖脉冲状，大量的谐波分量倒流输入电网，对输入电网造成谐波污 染，必须采用有源滤波功率因数校正电路(Active Power Factor Correction, 简称APFC)控制输入电流波形'近似于输入电压正弦波形，以降低电流谐 波含量，净化输入电网。应用比较广泛的三相功率因数校正电路主要有 两种。图1所示的是一种应用最广泛的独立式三相有源功率因数校正电路， A、 B、 C三相电路相互独立，互不影响，输出端连接在一起给负载供电， 其工作原理如下(以A相为例，B， C相工作原理与A相相同)当A相 正弦输入电压Ua为正时，开关管S—A+在控制信号PWM一A+控制下工作， 当开关管S—A+导通时，输入电压源Ua通过Ua—Dl—L_A+—S—A+—N 回路给A相正半周滤波电感L一A+存储能量，电感电流线性上升；当开关 管S一A+关断时，输入电压源Ua通过Ua—Dl—L_A+—D3—C+—N回路 给A相正半周输出滤波电容C+充电，电感电流线性下降，在C+两端形成 三相正半周输出电压+BUS。当A相正弦输入电压Ua为负时，开关管S_A 一在控制信号Pm^A—控制下工作，当开关管S一A—导通时，输入电压 源Ua通过N—S—A—~^L—A—~^D2—Ua回路给A相负半周滤波电感L一A 一存储能量，电感电流线性上升；当开关管S一A—关断时，输入电压源Ua 通过N—C — ^L_A—~^D2—Ua回路给A相负半周输出滤波电容C —充 电，电感电流线性下降，在C一两端形成三相负半周输出电压一BUS。通过A、 B、 C各相正负半周开关管的控制信号，可以得到稳定的直 流输出电压+BUS和一BUS，还可以保持输入电流Ia、 Ib、 Ic与相应的输 入电压Ua、 Ub、 Uc的正弦波形近似、相位相同，实现三相输入电流Ia、Ib、 Ic完全正弦化，降低对输入电网的污染。但由于整个电路A、 B、 c三相之间相互独立，某相电路中的开关管、二极管和滤波电感只在该相正半周内工作，其余时间均不工作，器件利用率很低，导致开关器件和磁 性器件数量太多，体积过于庞大，成本较高。图2所示的是另一种使用比较广泛的无控式三相有源功率因数校正电 路，它针对图l所示的独立式有源功率因数校正电路的缺点作了改进，减 少了开关器件和磁性器件数量，提高了器件利用率和功率密度，降低了成 本。所述无控式三相有源功率因数校正电路是一三相双开关功率因数校正 电路，包括由六个二极管DA1、 DA2、 DB1、 DB2、 DC1、 DC2组成的三 相无控整流桥、两个功率变换用开关管S1、 S2，以及两个与负载两端分别 连接的输出滤波电容C3、 C4和输出二极管Dl、 D2，有的还包括分别与 三相无控整流桥两个输出端连接的滤波电容Cl、 C2，有的还包括两个功 率变换用的升压电感Ll、 L2。 A、 B、 C三相正弦输入电压Ua、 Ub、 Uc 通过三相无控整流桥整流后，分别在滤波电容C1、 C2两端得到三相正负 半周整流电压REC+和REC—。由于采用二极管DA1、 DA2、 DB1、 DB2、 DC1、 DC2组成的三相无控整流桥，正半周整流电压REC+由A、 B、 C三 相中任意时刻电压峰值最大的一相组成，负半周整流电压REC—由A、 B、 C三相中任意时刻电压峰值最小的一相组成。当开关管S1导通时，正半周 整流电压REC+通过升压电感Ll和开关管Sl通路给升压电感Ll储能， 当开关管Sl关断时，正半周整流电压REC+通过升压电感Ll和C3通路 给输出电容C3充电，这样在正半周输出电容C3两端得到正输出电压 +BUS,而且通过控制开关管S1的开关控制脉冲，使通过升压电感L1的 电流Il波形与正半周整流电压REC+波形近似，以提高输出电流功率因数。 负半周工作与正半周工作近似，通过开关管S2的导通和关断，负半周整流 电压REC —通过对升压电感L2的充放电，在负半周输出电容C4两端得到 负输出电压一BUS，同时使升压电感L2的电流I2波形与负半周整流电压 REC—波形近似，以提高输出电流功率因数。图3是图2所示的无控式三 相有源功率因数校正电路的波形图，包括A、 B、 C三相正弦输入电压Ua、 Ub、 Uc，正负半周整流电压REC+、 REC—，以及三相输入电流Ia、 Ib、 Ic的波形图。图3表明无控式三相有源功率因数校正电路的三相输入电 流Ia、 Ib、 Ic只有在有波形的部分与输入电压波形近似，在该相输入电压 过零相位附近的相应输入电流为零，导致输入电流波形没有完全正弦化， 从而导致输入功率因数比较低，与图2所示的独立式三相有源功率因数校正电路相比较是明显的缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是弥补上述现有技术各自存在的缺陷，提 出一种兼具上述现有技术各自优点的补偿式三相有源功率因数校正电路。 本专利技术的技术问题通过以下技术方案予以解决。这种补偿式三相有源功率因数校正电路，包括无控式三相有源功率因 数校正电路。这种补偿式三相有源功率因数校正电路的特点是设有三相补偿电路，所述三相补偿电路是一可控式三相双开关功率因 数校正电路，包括由六个可控开关器件组成的三相可控整流桥、分别与三 相可控整流桥两个输出端连接的滤波电容、两个功率变换用可控开关器件， 其三个输入端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的三个输入端 相连接，两个输出端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的两个 输出端相连接。本专利技术的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。所述可控式三相双开关功率因数校正电路还包括两个功率变换用的 升压电感，所述两个升压电感的一端分别与三相可控整流桥的一输出端连 接，另一端分别与输出二极管的一端连接。所述可控式三相双开关功率因数校正电路的可控开关器件包括 MOSFET、 IGBT。所述可控式三相双开关功率因数校正电路的三个输入端分别与三个 升压电感的一端相连接，所述三个升压电感的另一端分别与三相输入电压 源相连接。所述无控式三相有源功率因数校正电路包括三相双开关功率因数校 正电路。所述三相双开关功率因数校正电路包括由六个二极管组成的三相无 控整流桥、两个功率变换用可控开关器件，以及两个与负载两端分别连接 的输出滤波电容和输出二极管。所述三相双开关功率因数校正电路还包括两个功率变换用的升压电 感，所述两个升压电感的一端分别与三相无控整流桥的一输出端连接，另 一端分别与输出二极管的一端连接。所述三相双开关功率因数校正电路还包括分别与三相无控整流桥两 个输出端连接的滤波电容。所述三相双开关功率因数校正电路的三个输入端分别与三个升压电 感的一端相连接，所述三个升压电感的另一端分别与三相输入电压源相连 接。所述三相双开关功率因数校正电路的可控开关器件包括MOSFET、 IGBT。本专利技术与现有技术对比的有益效果是本专利技术的三相有源功率因数校正电路由交替互补工作的一无控式本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种补偿式三相有源功率因数校正电路，包括无控式三相有源功率因数校正电路，其特征在于：　设有三相补偿电路，所述三相补偿电路是一可控式三相双开关功率因数校正电路，包括由六个可控开关器件组成的三相可控整流桥、分别与三相可控整流桥两个输出端连 接的滤波电容、两个功率变换用可控开关器件，其三个输入端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的三个输入端相连接，两个输出端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的两个输出端相连接。

【技术特征摘要】
1.一种补偿式三相有源功率因数校正电路，包括无控式三相有源功率因数校正电路，其特征在于设有三相补偿电路，所述三相补偿电路是一可控式三相双开关功率因数校正电路，包括由六个可控开关器件组成的三相可控整流桥、分别与三相可控整流桥两个输出端连接的滤波电容、两个功率变换用可控开关器件，其三个输入端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的三个输入端相连接，两个输出端分别与所述无控式三相有源功率因数校正电路的两个输出端相连接。2. 如权利要求l所述的补偿式三相有源功率因数校正电路，其特征在于所述可控式三相双开关功率因数校正电路还包括两个功率变换用的升压电感，所述两个升压电感的一端分别与三相可控整流桥的一输出端连接，另一端分别与输出二极管的一端连接。3. 如权利要求1或2所述的补偿式三相有源功率因数校正电路，其特征在于-所述可控式三相双开关功率因数校正电路的可控开关器件包括MOSFET、 IGBT。4. 如权利要求3所述的补偿式三相有源功率因数校正电路，其特征在于所述可控式三相双开关功率因数校正电路的三个输入端分别与三个升压电感的一端相连接，所述三个升压电感的另一端分别与三相输入电压源相连接。5. 如权利要求4所述的补...

【专利技术属性】
技术研发人员：张春涛，肖学礼，张晓飞，
申请(专利权)人：力博特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]