[发明专利]一种三桥臂拓扑电路、控制方法及不间断电源

说明书

本发明提供一种三桥臂拓扑电路、控制方法及不间断电源。该电路包括三个并联于正负母线间的三个桥臂；第一桥臂的中点经第一电感接三桥臂拓扑电路的第一输入端，第三桥臂的中点经第二电感接三桥臂拓扑电路的第一输出端；三桥臂拓扑电路还包括失同步桥臂，失同步桥臂包括第一二极管、第二二极管、失同步控制开关。该电路通过交流输入电压和交流输出电压的相位差来选择控制方式。本发明保护包括上述三桥臂拓扑电路或采用上述控制方法的不间断电源。与现有技术相比，本发明即保留了三桥臂电路的效率高，器件利用率高的特点，又解决了该拓扑在实际应用中输入输出不同步时造成器件失效或工作异常的风险。

技术领域

本发明涉及AC/AC变换技术，特别涉及一种三桥臂拓扑电路、控制方法及不间断电源。

背景技术

目前三桥臂AC/AC变换器器工作原理为：当前级PFC与后级逆变同时工作时，第二桥臂的第三开关管Q3和第四开关管Q4则为复用管。在实际应用中，如果交流输入电压与逆变输出电压存在相差，为了尽量保证输出电压的失真度，复用管第三开关管Q3与第四开关管Q4的驱动周期同输出电压周期，则第三开关管Q3和第四开关管Q4与交流输出电压就会存在相差，那么在PFC电感续流回路改变，在交流电压输入为正半波时，第二开关管Q2关断后，第一电感L1(PFC电感)的电流回路图1、2所示：原本PFC电感电流应该给电容C1充电进行续流，但是第三开关管Q3此时导通，结果导致PFC电感进一步储能，如图1所示，当第三开关管Q3关断时，PFC电感电流才流向电容C1，如图2所示。

当输入电压为负半波时同理，如图3，图4所示，原本PFC电感电流应该给电容C1充电进行续流，但是第四开关管Q3此时导通，结果导致PFC电感进一步储能，PFC电感续流回路被第四开关管Q4截断，由原本的续流变成储能。由此分析可知，在交流输入输出不同相时，复用管驱动如果控制不合理，极易导致PFC电感过度储能引起母线电解过压，甚至导致PFC电感饱和，进而引起开关管过流损坏，这也是三桥臂拓扑实际应用的风险点所在。

发明内容

为了避免三桥臂拓扑应用过程存在的风险点，本发明提供一种三桥臂拓扑克服现有技术问题，具体方案如下：

一种三桥臂拓扑电路，其特征在于，包括：第一开关管和第二开关管构成的第一桥臂，第三开关管和第四开关管构成的第二桥臂，第五开关管和第六开关管构成的第三桥臂，三个桥臂分别并联于正母线（BUS+）和负母线（BUS-）之间，正母线（BUS+）和负母线（BUS-）之间并联一母线电容；所述第一桥臂的中点经第一电感接所述三桥臂拓扑电路的第一输入端，所述第三桥臂的中点经第二电感接所述三桥臂拓扑电路的第一输出端；所述三桥臂拓扑电路还包括失同步桥臂，所述失同步桥臂包括第一二极管、第二二极管、失同步控制开关；第一二极管阴极接正母线（BUS+），第一二极管阳极接第二二极管阴极，第二二极管阳极接负母线（BUS-）；所述失同步控制开关的一端连接第一二极管阳极作为所述三桥臂拓扑电路的第二输入端，所述失同步控制开关的另一端接至第二桥臂的中点作为所述三桥臂拓扑电路的第二输出端。

进一步，所述失同步控制开关为单掷继电器或双向电子开关。

本发明还提供一种用于控制上述的三桥臂拓扑电路的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：当三桥臂拓扑电路的交流输入电压和交流输出电压的相位差小于等于阈值时，控制失同步控制开关导通，当三桥臂拓扑电路的交流输入电压和交流输出电压的相位差大于阈值时，控制失同步控制开关关断。

在本发明一实施例中当三桥臂拓扑电路的交流输入电压和交流输出电压的相位差小于等于阈值时，控制失同步控制开关导通；三桥臂拓扑电路控制方法包括前级PFC升压控制控制方法及后级逆变控制方法；所述前级PFC升压控制方法具体包括以下步骤：