[发明专利]一种单相三电平伪图腾柱功率因数校正电路

说明书

一种单相三电平伪图腾柱功率因数校正电路，包括单相伪图腾柱结构、滤波器、带双向开关管的单相整流桥。其中，单相伪图腾柱结构由2个全控型功率开关管、2个普通二极管组成非对称的两个桥臂；滤波器由两个相同的电感组成；带双向开关管的单相整流器由2个二极管组成的桥臂、一组双向开关管及2个相同的串联电容和一个负载组成，两个二极管、两个全控型功率开关管组成一个双向开关管单元，连接在二极管桥臂和串联电容之间。相对于传统升压功率因数校正整流器，本发明能有效降低开关管的应力，提高变换器效率，开关管的导通损耗小，同时保留了伪图腾柱不存在桥臂直通的优点。

技术领域

本发明涉及电力电子电能变换技术领域，具体是一种单相三电平伪图腾柱功率因数校正电路。

背景技术

为适应经济的发展对能源的充分利用，提高电网中整流逆变设备的效率成为主流。减少高次谐波是提高电能质量的主要解决方案之一，在大量的升压功率因数校正电路之中，无桥功率因数校正电路由于省去了二极管整流桥有效降低器件的导通损耗，比传统的升压整流器更受青睐。在大量的无桥功率因数校正电路中，效率高、无桥臂直通、元器件使用较少等优点的伪图腾柱两电平整流器拓扑较其他拓扑更具优势，但是该结构使得器件承受电网的全部电压，使得元件的成本较高，限制了伪图腾柱两电平整流器的在中、高压功率场合下的应用。

三电平技术是解决高电压应力的一种常用方式。当整流器运行时，每个开关器件都承受一半的总线电压。并且在相同的直流侧电压条件下，三电平结构的整流器中的功率开关器件承受较小的电压变化率，系统波动更加平缓。所以采用三电平结构有助于使得整流器更耐高压，并且可以减小成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：如何利用三电平技术解决传统的伪图腾柱电路中，功率器件所受电压应力大的问题，同时保留伪图腾柱电路无桥臂直通问题等的优点。本发明提供一种基于伪图腾柱结构的单相三电平功率因数校正电路，在传统的两电平伪图腾柱结构电路中增加一对二极管桥臂及串联电容，同时在二极管桥臂和串联电容之间增加一对全控型开关管及一对二极管，构成一组双向开关管。该结构中的一对全控型开关管和二极管实现了电流的双向流通，可解决伪图腾柱电路开关器件电压应力高的问题，相对于传统升压功率因数校正整流器，能有效降低开关管的应力，提高变换器效率，开关管的导通损耗小，同时保留了伪图腾柱不存在桥臂直通的优点。

本发明采取的技术方案为：

一种单相三电平伪图腾柱功率因数校正电路，包括：

单相伪图腾柱结构、滤波器、带双向开关管的单相整流桥；

所述单相伪图腾柱结构包括开关管：S₁、S₂，二极管：D₁、D₂；

所述滤波器包括电感L₁、L₂；

所述带双向开关管的单相整流桥包括二极管D₃、D₄，一组双向开关管，电容C₁、C₂、负载R_L；

连接关系如下：

开关管S₁漏极分别连接二极管D₁阳极、电感L₁一端；

二极管D₂阴极分别连接电感L₂一端、开关管S₂源极；

二极管D₁阴极分别连接开关管S₂漏极、二极管D₃阴极、电容C₁一端；

二极管D₂阳极分别连接开关管S₁源极、二极管D₄阳极、电容C₂另一端；