循环变流器的功率因数控制制造技术

本发明专利技术涉及循环变流器的功率因数控制。一种三相谐振循环变流器，包括功率控制模块，其中，所述功率控制模块被设置为在周期内形成多个重复的开关时段，所述功率控制模块还被设置为：控制所述周期中的第一开关时段的长度以调整功率流，并控制所述周期中的两个或更多个另外开关时段的相对长度以调整功率因数，其中，所述相对长度是基于与所述另外开关时段相关联的电压和电流值的叉积来控制的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及循环变流器(cyclo-converter)的功率因数控制。具体地,本专利技术涉及一种三相谐振循环变流器以及一种控制三相谐振循环变流器的方法，包括功率因数控制。
技术介绍
许多不同产业需要用于基于 三相电源供给恒定功率的电源。已经形成循环变流器以用在高效电源中，以便提供相对于传统整流器电源和两级电源的多个改进。循环变流器提供了高效的单级功率转换器。采用单级功率转换的优点基于以下事实单级转换器将具有与传统两级整流器的各个级中的任一级的效率类似的效率(例如，96%)。换言之，来自单级转换器的损耗仅为两级转换器的损耗的一半。该更高效率(更低损耗)导致整流器内的组件的大小的对应减小，并由此导致产品更小，耗费更低成本来生产。由于以下原因获得其他优点对于给定的系统功率，来自转换器的排气热量将更低(使功率系统设计容易)，以及可以利用比传统两级整流器设计显著更少的组件来实现单级转换器的事实。本申请的申请人已经形成了一种独特的三相谐振循环变流器配置，如PCT公开W02008/018802中所述，该PCT公开以参考的方式并入于此。本申请涉及一种用于控制三相谐振循环变流器(例如，W02008/018802中所述的类型)的功率传递和功率因数的改进方法(以及关联的控制系统)。将意识到，尽管诸如W02008/018802中所述的转换器之类的功率转换器在电信产业中特别有用，但是这些功率转换器在其他产业中也可以同样适用。本专利技术的实施例提供了一种用于控制三相谐振循环变流器的功率传递和功率因数的改进机制。本专利技术的目的是提供相对于现有三相谐振循环变流器的改进控制。本专利技术的另一目的是提供对三相谐振循环变流器的功率传递函数的改进控制。本专利技术的另一目的是提供对三相谐振循环变流器的功率因数的改进控制。应当与至少给公众提供有用选择的目的分离地理解每个目的。本专利技术旨在克服或者至少缓解一些或所有上述问题。
技术实现思路
应当承认，术语“包括”可以在变化的权限下被赋予排他或包含的含义。出于本说明书的目的，并且除非另外指出，这些术语意在具有包含的含义，即，这些术语将被视为表示包括用途直接参考的所列出的组件，并且还可能包括其他未指定的组件或元件。根据一个方面，本专利技术提供了一种包括功率控制模块的三相谐振循环变流器，其中所述功率控制模块被设置为在周期内形成多个重复的开关时段，所述功率控制模块还被设置为控制所述周期中的第一开关时段的长度以调整功率流，并控制所述周期中的两个或更多个另外开关时段的相对长度以调整功率因数，其中，所述相对长度是基于与所述另外开关时段相关联的电压和电流值的叉积来控制的。根据另一方面，本专利技术提供了一种在周期内形成多个重复的开关时段以控制三相谐振循环变流器的方法，所述方法包括以下步骤控制所述周期中的第一开关时段的长度以调整功率流；以及控制所述周期中的两个或更多个另外开关时段的相对长度以调整功率因数，其中，所述相对长度是基于与所述另外开关时段相关联的电压和电流值的叉积来控制的。根据本专利技术的特定实施例，提供了用于三相谐振循环变流器的改进的控制机制。附图说明现在将参照附图，仅作为示例，描述本专利技术的实施例，在附图中 图I示出了根据本专利技术的实施例控制的已知三相谐振循环变流器电路；图2示出了根据本专利技术的实施例控制的三相谐振循环变流器的开关序列；图3示出了根据本专利技术的实施例的控制电路的框图；图4示出了根据本专利技术的实施例控制的循环变流器的传递特性；图5A和5B示出了根据本专利技术的实施例的开关时段调整；图6示出了根据本专利技术的实施例的功率因数控制模块图7示出了根据本专利技术的实施例的电压形成模块；图8示出了根据本专利技术的实施例的电流合成电路；以及图9示出了根据本专利技术的实施例的输入相位电压监测电路。具体实施例方式第一实施例根据本专利技术的各个实施例，描述了用于控制循环变流器的功率传递和功率因数的方法。所描述的方法可以是在三相谐振循环变流器中实现的，并用于控制在这种循环变流器中实现的开关序列的开关时段。现在将参照图I来描述循环变流器电路设置。图I示出了使用该第一实施例的控制方法的具有半桥形式的三相谐振循环变流器电路。将理解，本专利技术的该实施例和其他实施例还可以适用于全桥循环变流器。图I的循环变流器包括形成半桥的双向开关17至19和电容器20至22。开关17由M0SFET35与体二极管36的并联与M0SFET37与体二极管38的并联的串联构成。开关17具有四个状态I.接通(MOSFET35 和 MOSFET37 接通)；2.关断(M0SFET35 和 37 关断)；3.正向二极管(M0SFET37接通，接入体二极管36)；4.反向二极管(M0SFET35接通，接入体二极管38)。类似地配置开关18和19。通过利用这四个开关状态，可以如将描述的那样实现全谐振开关。三相供电线23至25将三相AC电源提供给半桥。循环变流器的输出驱动由电感器26、电容器27以及变压器29的初级线圈28构成的LLC谐振电路。输出线圈30和31经由二极管32和33以及电容器34而连接，以形成半桥整流器35。电感器26和电容器27形成串联谐振电路。为了实现低负载输出电压调节，可以通过对主变压器29的芯造成间隙，容易地将谐振电路从简单LC谐振电路变换为LLC谐振电路。输出电压控制的主要方法由可变频率控制实现。现在将参照图2来描述三相谐振循环变流器的开关序列。根据该实施例，循环变流器的开关频率是高频。即，该实施例的开关频率大致为IOOkHz0然而，将理解，作为可选方案，可以使用其他更低或更高的开关频率。 为了满足实现谐振开关的需求，始终按以下顺序对晶体管排序该顺序使得首先接通最大电压量值(L)电源(mains)相位晶体管，接下来是具有中电压量值(M)的电源相位，然后最后是具有最小电源电压量值(S)的电源相位。以亚微秒死区时间无限地重复该排序(L、M、S、L、M、S、......)，以允许谐振负载电压换向。由于电源瞬时输入电压持续改变该排序，因此电源输入的每30度，负责驱动各个晶体管的逻辑反转晶体管排列顺序。图2示出了单个电源周期上的三相电源瞬时电压(黄、蓝和红)，并且曲线图直接下方的表格示出了表示六个晶体管中的每一个在12个电源30度段中的每一个段期间的函数的逻辑表“大相位(L)”——正控制电流从具有最大电压量值的电源相位经过谐振负载、变压器并最终流到整流器输出的晶体管。“中相位(M)” 一正控制电流从具有中等电压量值的电源相位经过谐振负载、变压器并最终流到整流器输出的晶体管。“小相位(S) ” 一正控制电流从具有最小电压量值的电源相位经过谐振负载、变压器并最终流到整流器输出的晶体管。逻辑表中的参考符号Y、B和R指示了三个电源相位瞬时电压黄、蓝或红中的哪些是所指示的相位(L、M或S)的相关电压。该谐振开关序列导致正弦波电流流过晶体管和输出整流器二极管，使得当进行每次开关转变时，电流已经几乎返回至零。这降低了晶体管中的和输出二极管中的开关损耗，并允许使用MOSFET或IGBT开关晶体管。如果使用IGBT晶体管，则可以采用反并联二极管，以允许反向电流路径(发射极至集电极)。现在提供对循环变流器的各种模式的简要讨论。在图2中，ZXM指示了零交叉模式被激活的位置，并且MXM指示了量值交叉模式被激活的位置，如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·哈里森，K·李，Y·法米利安特，
申请(专利权)人：伊顿工业公司，
类型：
国别省市：