[发明专利]一种单级隔离型三相PFC变换器

摘要

单级隔离型三相PFC变换器，包括输入端电路和输出端电路；输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)；输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)。本发明仅用单级电路就实现了交流到直流转换的电气隔离，配合控制实现交流端单位功率因数的输入与恒压恒流恒功率的输出。电路相比传统两级结构，电路器件少、结构简单、高效可靠，并可大幅降低系统的体积和成本，控制系统简单，动态特性好，适用于高压直流UPS服务器电源和电动汽车直流充电的AC‑DC隔离转换场合。

主权项

一种单级隔离型三相PFC变换器，其特征在于：包括输入端电路和输出端电路；所述的输入端电路由A相输入电路、B相输入电路、C相输入电路、上母线电容(C1)及下母线电容(C2)构成。所述的A相输入电路中，A相输入电感(La)的第一端与A相输电源相连，A相输入电感(La)的第二端与A相输入电容(Ca)第一端及A相变压器第一电感(La1)第一端相连，A相变压器第一电感(La1)第二端与A相第一开关管(Sa1)的源极、A相第四开关管(Sa4)的漏极及A相第三开关管(Sa3)的源极相连，A相第三开关管(Sa3)的漏极与A相第二开关管(Sa2)的漏极相连，A相第二开关管(Sa2)的源极与A相输入电容(Ca1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，A相第一开关管(Sa1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，A相第四开关管(Sa4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的B相输入电路中，B相输入电感(Lb)的第一端与B相输电源相连，B相输入电感(Lb)的第二端与B相输入电容(Cb)第一端及B相变压器第一电感(Lb1)第一端相连，B相变压器第一电感(Lb1)第二端与B相第一开关管(Sb1)的源极、B相第四开关管(Sb4)的漏极及B相第三开关管(Sb3)的源极相连，B相第三开关管(Sb3)的漏极与B相第二开关管(Sb2)的漏极相连，B相第二开关管(Sb2)的源极与A相输入电容(Cb1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，B相第一开关管(Sb1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，B相第四开关管(Sb4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的C相输入电路中，C相输入电感(Lc)的第一端与C相输电源相连，C相输入电感(Lc)的第二端与C相输入电容(Cc)第一端及C相变压器第一电感(Lc1)第一端相连，C相变压器第一电感(Lc1)第二端与C相第一开关管(Sc1)的源极、C相第四开关管(Sc4)的漏极及C相第三开关管(Sc3)的源极相连，C相第三开关管(Sc3)的漏极与C相第二开关管(Sc2)的漏极相连，C相第二开关管(Sc2)的源极与A相输入电容(Cc1)的第二端、上母线电容(C1)的第二端及下母线电容(C2)的第一端相连，C相第一开关管(Sc1)的漏极与上母线电容(C1)的第一端相连，C相第四开关管(Sc4)的源极与下母线电容(C2)的第二端相连；所述的输出端电路包括A相输出电路、B相输出电路、C相输出电路、输出电容(Co)；所述的A相输出电路中，A相变压器第二电感(La2)的第一端与A相第一二极管(Da1)的阳极及A相第二二极管(Da2)的阴相连，A相变压器第二电感(La2)的第二端与A相第二电容(Ca2)的第二端及A相第三电容(Ca3)的第一端相连，A相第一二极管(Da1)的阴极与A相第二电容(Ca2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，A相第二二极管(Da2)的阳极与A相第三电容(Ca3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；所述的B相输出电路中，B相变压器第二电感(Lb2)的第一端与B相第一二极管(Db1)的阳极及B相第二二极管(Db2)的阴相连，B相变压器第二电感(Lb2)的第二端与B相第二电容(Cb2)的第二端及A相第三电容(Cb3)的第一端相连，B相第一二极管(Db1)的阴极与B相第二电容(Cb2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，B相第二二极管(Db2)的阳极与B相第三电容(Cb3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；所述的C相输出电路中，C相变压器第二电感(Lc2)的第一端与C相第一二极管(Dc1)的阳极及C相第二二极管(Dc2)的阴相连，C相变压器第二电感(Lc2)的第二端与C相第二电容(Cc2)的第二端及A相第三电容(Cc3)的第一端相连，C相第一二极管(Dc1)的阴极与C相第二电容(Cc2)的第一端及输出电容(Co)的第一端相连，C相第二二极管(Dc2)的阳极与C相第三电容(Cc3)的第二端及输出电容(Co)的第二端相连；在A相输入电路的电压处于正半周时，A相第一开关管(Sa1)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第二开关管(Sa2)工作于零电压开通的软开关状态；在A相电压处于负半周时，A相第四开关管(Sa4)与A相第二开关管(Sa2)及A相第三开关管(Sa3)配合工作，回收A相输入电路的变压器漏感能量，并使A相第三开关管(Sa3)工作于零电压开通的软开关状态；在B相输入电路的电压处于正半周时，B相第一开关管(Sb1)与B相第二开关管(Sb2)及B相第三开关管(Sb3)配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第二开关管(Sb2)工作于零电压开通的软开关状态；在B相电压处于负半周时，B相第四开关管(Sb4)与B相第二开关管(Sb2)及B相第三开关管(Sb3)配合工作，回收B相输入电路的变压器漏感能量，并使B相第三开关管(Sb3)工作于零电压开通的软开关状态；在C相输入电路的电压处于正半周时，C相第一开关管(Sc1)与C相第二开关管(Sc2)及C相第三开关管(Sc3)配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第二开关管(Sc2)工作于零电压开通的软开关状态；在C相电压处于负半周时，C相第四开关管(Sc4)与C相第二开关管(Sc2)及C相第三开关管(Sc3)配合工作，回收C相输入电路的变压器漏感能量，并使C相第三开关管(Sc3)工作于零电压开通的软开关状态；ABC三相电路同时配合电网电压采样实现变换器的单位功率因数输入；上母线电容(C1)的电压和下母线电容(C2)的电压与输出电容(Co)的电压相关，动态调节以降低开关管的损耗。