vienna整流器交錯并聯(lián)三相pfc電路

1、(19) 中民(12) 發(fā)明專利(10)(45)圖 4.公告號CN 102739033 B公告日2015.10.21(21) 申請?zhí)?01210213287.7第 9-10CN 202679237 U,2013.01.16,權(quán)利要求(22) 申請日2012.06.231-8.(73) 專利權(quán)人杭州中恒電氣US 2010/0080029 A1,2010.04.01,.全文地址 310053 浙江省杭州市業(yè)開發(fā)區(qū)東信大道69 號高新技術(shù)產(chǎn)審查員(72) 發(fā)明人(74) 專利機構(gòu)浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100人(51)Int.Cl.H02M 1/42(2007.01) H02M 1/44

2、(2007.01) H02M 1/12(2006.01)(56) 對比文件CN 101242135 A,2008.08.13,說明書第 1 頁第 2 段、第 4 頁第 3圖 1- 圖7.CN 101399493 A,2009.04.01,說明書第 3 頁權(quán)利要求書 2頁說明書5頁附圖6頁(54)發(fā)明名稱交錯并聯(lián)三相 PFC電路(57)摘要交錯并聯(lián)三相 PFC電路，其由兩個Vienna 變換器組成，所述 Vienna 變換器是三相三開關(guān)三電平 PFC結(jié)構(gòu)，第一 Vienna 變換器的三相輸入分別連接第二 Vienna 變換器的三相輸入， 第一 ViennaVienna 變換變換器的三電平輸出分別

3、連接第二器的三電平輸出， 所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間相同，所述第二Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間相同， 所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間超前或滯后所述第二Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間半個周期時間。B 30937201NC權(quán)利要求書1/2 頁CN 102739033 B1. 交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于Vienna 變換器組成，所述 Vienna 變：其由兩個換器是三相三開關(guān)三電平PFC結(jié)構(gòu)，第一 ViennaVienna變換器的三相輸入分別連接第二變換器的三相輸入， 第

4、一 Vienna 變換器的三電平輸出分別連接第二Vienna 變換器的三電平輸出，所述第一 Vienna 變換器和第二 Vienna 變換器均三個雙向開關(guān)， 所述雙向開關(guān)所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的均由的電感的電流大小開通和關(guān)斷，周期開始和結(jié)束時間相同， 所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間相同，所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間超前或滯后所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間半個周期時間。2. 根據(jù)權(quán)利要求1 所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于：所述第一 Vienna 變換器的電路第一

5、雙向開關(guān)、 第二雙向開關(guān)、第三雙向開關(guān)以及由第一電容、 第二電容串聯(lián)后組成的輸出電容， 所述輸出電容的兩端上并聯(lián)有由第極第二二極管串聯(lián)的電路、由第三二極第四二極管串聯(lián)的電路以及由第五二極第六二極管串聯(lián)的電路；A相連接，所述第二所述第一雙向開關(guān)與第一電感串聯(lián)，所述第一電感的另一端與電源的B 相連接，所述第三雙向開關(guān)雙向開關(guān)與第二電感串聯(lián)， 所述第二電感的另一端與電源的與第三電感串聯(lián)，所述第三電感的另一端與電源的C相連接，所述第一雙向開關(guān)、第二雙向開關(guān)和第三雙向開關(guān)的另一端均連接第一電感和所述第一雙向開關(guān)之間的述第一電容和第二電容之間的點上；所述點連接述第極所述第二二極管之間的點上， 所述第二電感

6、和所述第二雙向開關(guān)之間的點連接述第三二極所述第四二極管之間的點上；所述第三電感和所述第三雙向開關(guān)之間的中間節(jié)點連接述第五二極所述第六二極管之間的點上。3. 根據(jù)權(quán)利要求1 所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于：所述第二 Vienna 變換器的電路第四雙向開關(guān)、 第五雙向開關(guān)、第六雙向開關(guān)以及由第三電容、 第四電容串聯(lián)后組成的輸出電容， 所述輸出電容的兩端上并聯(lián)有由第七二極第八二極管串聯(lián)的電第十二二極管串聯(lián)的電路、由第九二極第十二極管串聯(lián)的電路以及由第十極A 相連接，所述路 ；所述第四雙向開關(guān)與第四電感串聯(lián)，所述第四電感的另一端與電源的B 相連接，所述第六雙向第五雙向開關(guān)與第五電感串聯(lián)，所述

7、第五電感的另一端與電源的C相連接，所述第四雙向開關(guān)、第五開關(guān)與第六電感串聯(lián)， 所述第六電感的另一端與電源的雙向開關(guān)和第六雙向開關(guān)的另一端均連接所述第四電感和所述第四雙向開關(guān)之間的述第三電容和第四電容之間的點上；點連接述第七二極所述第八二極管之間的點上， 所述第五電感和所述第五雙向開關(guān)之間的點連接述第九二極所述第十二極管之間的點上；所述第六電感和所述第六雙向開關(guān)之間的點連接述第十極所述第十二二極管之間的點上。4. 根據(jù)權(quán)利要求13 之一所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于 ：所述雙向開關(guān)是由兩個開關(guān)管反向串聯(lián)組成，是寄生二極管或復合二極管。所述開關(guān)管上并聯(lián)有二極管， 所述開關(guān)管上并聯(lián)的二極管

8、5. 根據(jù)權(quán)利要求13 之一所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于 ：所述雙向開關(guān)是由一個整流橋和一個開關(guān)管組成， 所述整流橋與開關(guān)管的輸出是并聯(lián)的。6. 根據(jù)權(quán)利要求。4 所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于MOS管：所述開關(guān)管是或是權(quán)利要求書2/2 頁CN 102739033 B7. 根據(jù)權(quán)利要求。8. 根據(jù)權(quán)利要求5 所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于：所述開關(guān)管是 MOS管或是13 之一所述的交錯并聯(lián)三相PFC電路，其特征在于：所述第一Vienna比各自變換器的 A 相驅(qū)動信號與第二Vienna變換器的 A 相驅(qū)動信號同頻率同幅值、 占空、相位錯開 180；第一 Vienn

9、a變換器的 B 相驅(qū)動信號與第二Vienna 變換器的B 相驅(qū)動信號同頻率同幅值、 占空比各自、相位錯開 180 ；第一 Vienna 變換器的 C相驅(qū)動信號與第二 Vienna 變換器的 C相驅(qū)動信號同頻率同幅值、 占空比各自180。、相位錯開說明書1/5 頁CN 102739033 BPFC電路交錯并聯(lián)三相技術(shù)領(lǐng)域0001PFC電路。本發(fā)明涉及一種交錯并聯(lián)三相背景技術(shù)0002在綠色能源觀念深入人心的， 功率因數(shù)校正已成為電源中的不可或缺的一部100W 4000W的單相 PFC電源已分。單相功率因數(shù)校正技術(shù)應用已經(jīng)非常成熟，隨著現(xiàn)代供電系統(tǒng)對污染電網(wǎng)的三相交流輸入化。的要求提高，大功率整流電

10、源采用三相PFC技術(shù)將是必然趨勢。傳統(tǒng)意義上的增大功率有兩種：一是保持器件數(shù)量不變， 增加器件容量。即功率管電壓電流應力增大，即將原本的一個器件替換成兩個器件并聯(lián)，電感、電容的容量和體積增大；二是簡單的并管。達到降低應力的目的。此兩種傳統(tǒng)都會帶來輸入電流紋波增大， 濾波器設(shè)計點。， 發(fā)熱器件集中導致熱設(shè)計， 電源體積變大等缺發(fā)0003本發(fā)明的目的在于提供了一種減少電磁干擾， 減小濾波器體積適用于大功率交錯并聯(lián)三相 PFC電路。00040005為達到發(fā)明目的本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：交錯并聯(lián)三相 PFC電路，其特征在于：其由兩個 Vienna 變換器組成，所述 Vienna變換器是三相三開關(guān)三電平

11、 PFC結(jié)構(gòu)，第一 Vienna 變換器的三相輸入分別連接第二Vienna變換器的三相輸入， 第一 Vienna 變換器的三電平輸出分別連接第二Vienna 變換器的三電平輸出，所述第一 Vienna 變換器和第二 Vienna 變換器均三個雙向開關(guān)， 所述雙向開關(guān)所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的均由的電感的電流大小開通和關(guān)斷，周期開始和結(jié)束時間相同， 所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間相同，所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間超前或滯后所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間半個周期時間。0006

12、進一步，所述第一 Vienna 變換器的電路第一雙向開關(guān)、第二雙向開關(guān)、第三雙向開關(guān)以及由第一電容、 第二電容串聯(lián)后組成的輸出電容，所述輸出電容的兩端上并聯(lián)有由第極第二二極管的串聯(lián)電路、由第三二極第四二極管的串聯(lián)電路、以及由第五二極第六二極管的串聯(lián)電路；所述第一雙向開關(guān)與第一電感串聯(lián)，所述第一電感的另一端與電源的 A 相連接，所述第二雙向開關(guān)與第二電感串聯(lián)，所述第二電感的另一端與電源的 B 相連接，所述第三雙向開關(guān)與第三電感串聯(lián)，所述第三電感的另一端與電源的 C相連接，所述第一雙向開關(guān)、 第二雙向開關(guān)和第三雙向開關(guān)的另一端均連接述第點一電容和第二電容之間的點上；所述第一電感和所述第一雙向開關(guān)之

13、間的連接述第極所述第二二極管之間的點上，所述第二電感和所述第二雙向開關(guān)之間的點連接述第三二極所述第四二極管之間的點上；所述第三電感和所述第三雙向開關(guān)之間的點連接述第五二極所述第六二極管說明書2/5 頁CN 102739033 B之間的0007點上。進一步，所述第二 Vienna 變換器的電路第四雙向開關(guān)、第五雙向開關(guān)、第六雙向開關(guān)以及由第三電容、 第四電容串聯(lián)后組成的輸出電容，所述輸出電容的兩端上并聯(lián)有由第七二極第八二極管的串聯(lián)電路、第十二二極管的串聯(lián)電路由第九二極第十二極管的串聯(lián)電路、以及由第十極；所述第四雙向開關(guān)與第四電感串聯(lián)，所述第四電感的另一端與電源的A相連接，所述第五雙向開關(guān)與第五電

14、感串聯(lián)，所述第五電感的另一端與電源的 B 相連接，所述第六雙向開關(guān)與第六電感串聯(lián)，所述第六電感的另一端與電源的 C相連接，所述第四雙向開關(guān)、 第五雙向開關(guān)和第六雙向開關(guān)的另一端均連接述第三電容和第四電容之間的點上；所述第四電感和所述第四雙向開關(guān)之間的中間節(jié)點連接述第七二極所述第八二極管之間的點上，所述第五電感和所述第五雙向開關(guān)之間的點連接述第九二極所述第十二極管之間的點所述第上 ；所述第六電感和所述第六雙向開關(guān)之間的點連接述第十極十二二極管之間的點上。0008進一步，所述雙向開關(guān)是由兩個開關(guān)管反向串聯(lián)組成，所述開關(guān)管上并聯(lián)有二極管，所述二極管是寄生二極管或復合二極管。0009或者，所述雙向開關(guān)

15、是由一個整流橋和一個開關(guān)管組成，所述整流橋與開關(guān)管的輸出是并聯(lián)的。00100011MOS管或是進一步，所述開關(guān)管是。進一步，所述第一 Vienna變換器的 A相驅(qū)動信號與第二Vienna變換器的 A相驅(qū)、相位錯開 180；第一 Vienna變換器的 B 相驅(qū)動信、相位錯開 180 ；動信號同頻率同幅值、占空比各自號與第二 Vienna 變換器的 B相驅(qū)動信號同頻率同幅值、 占空比各自第一 Vienna占空比各自變換器的 C相驅(qū)動信號與第二、相位錯開 180。Vienna 變換器的 C相驅(qū)動信號同頻率同幅值、0012本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思為：通過兩個變換器的并聯(lián)， 使得開關(guān)二極管的電流應力降低 ；通過

16、交錯并聯(lián)技術(shù) （相位錯開 180），第一 Vienna 變換器的輸入電流波動與第二Vienna 變換器的輸入電流波動互補， 從而降低總的輸入電流波動。降低輸入電流波動，意味著濾波器噪聲的幅值減小， 從而使得濾波器體積變小成為可能；通過交錯并聯(lián)技術(shù)， 第一Vienna 變換器的輸出電壓高頻波動與第二降低總的輸出電壓高頻波動， 降低干擾。Vienna 變換器的輸出電壓高頻波動互補，從而0013本發(fā)明的有益效果為 ：通過兩個變換器的并聯(lián)， 使得開關(guān)二極管電流應力降低一半，可使用傳統(tǒng)半導體器件；通過交錯并聯(lián)技術(shù)， 總輸入電流波動減小， 從而減少電磁干擾，減小濾波器體積；用兩個分散的發(fā)熱器件代替一個集中

17、的發(fā)熱器件，在總熱量沒增加的基礎(chǔ)上可方便 PCB布局和熱設(shè)計。 另外本發(fā)明實現(xiàn)了輕載時輸入電流連續(xù)，減少了干擾。附圖說明0014001500160017圖 1 是本發(fā)明的電路示意圖。圖 2 是本發(fā)明的 Vienna 變換器的電路示意圖。圖 3 是本發(fā)明的雙向開關(guān)的第一種結(jié)構(gòu)示意圖。圖 4 是本發(fā)明的雙向開關(guān)的第二種結(jié)構(gòu)示意圖。說明書3/5 頁CN 102739033 B0018001900200021圖 5 是本發(fā)明第一種實施例的電路示意圖。圖 6 是本發(fā)明對 A相電流交錯效果的示意圖。圖 7 是本發(fā)明第二種實施例的電路示意圖。圖 8 是本發(fā)明第三種實施例的電路示意圖。具體實施方式0022下面

18、結(jié)合具體實施例來對本發(fā)明進行進一步說明，但并不將本發(fā)明局限于這些具體實施方式。本領(lǐng)域技術(shù)應該認識到，本發(fā)明涵蓋了權(quán)利要求書范圍內(nèi)所可能的所有備選方案、改進方案和等效方案。00230024實施例一參照圖 1-5 ，交錯并聯(lián)三相 PFC電路，其由兩個 Vienna 變換器組成，所述 Vienna 變換器是三相三開關(guān)三電平PFC結(jié)構(gòu)，第一 ViennaVienna變換器的三相輸入分別連接第二變換器的三相輸入， 第一 Vienna 變換器的三電平輸出分別連接第二Vienna 變換器的三電平輸出，所述第一 Vienna 變換器和第二 Vienna 變換器均三個雙向開關(guān)， 所述雙向開關(guān)所述第一 Vienn

19、a 變換器的三個雙向開關(guān)的均由的電感的電流大小開通和關(guān)斷，周期開始和結(jié)束時間相同， 所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間相同，所述第一 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間超前或滯后所述第二 Vienna 變換器的三個雙向開關(guān)的周期開始和結(jié)束時間半個周期時間。0025所述第一 Vienna 變換器的電路第一雙向開關(guān) S1、第二雙向開關(guān) S2、第三雙向開關(guān) S3以及由第一電容 C1、第二電容 C2串聯(lián)后組成的輸出電容， 所述輸出電容的兩端上并極管 D1和第二二極管D2的串聯(lián)電路、由第三二極管D3 和第四二極管D4的聯(lián)有由第串聯(lián)電路、以及由第五二極管

20、D5和第六二極管D6 的串聯(lián)電路 ；所述第一雙向開關(guān)S1 與第S2 與第S3 與第S1、第二一電感 L1 串聯(lián)，所述第一電感二電感 L2 串聯(lián)，所述第二電感三電感 L3 串聯(lián)，所述第三電感L1 的另一端與電源的L2 的另一端與電源的L3 的另一端與電源的A 相連接，所述第二雙向開關(guān)B 相連接，所述第三雙向開關(guān)C相連接，所述第一雙向開關(guān)雙向開關(guān) S2 和第三雙向開關(guān)S3 的另一端均連接述第一電容 C1和第二電容 C2之間的點上 ；所述第一電感 L1 和所述第一雙向開關(guān)S1 之間的點連接述第極管 D1和所述第二二極管D2之間的點上， 所述第二電感 L2 和所述第二雙向開關(guān)S2D3和所述第四二極管D

21、4之間的述第五二極管之間的點連接述第三二極管點上；所述第三電感 L3 和所述第三雙向開關(guān)S3 之間的D5和所述第點連接六二極管 D6之間的點上。0026所述第二 Vienna 變換器的電路S4、第五雙向開關(guān)S5、第六雙向第四雙向開關(guān)開關(guān) S6 以及由第三電容C3、第四電容 C4串聯(lián)后組成的輸出電容， 所述輸出電容的兩端上并聯(lián)有由第七二極管 D7和第八二極管D8的串聯(lián)電路、由第九二極管D9和第十二極管D10極管 D11和第十二二極管D12的串聯(lián)電路的串聯(lián)電路、以及由第十；所述第四雙向開關(guān) S4 與第四電感關(guān) S5 與第五電感關(guān) S6 與第六電感L4 串聯(lián)，所述第四電感L5 串聯(lián)，所述第五電感L6

22、 串聯(lián)，所述第六電感L4 的另一端與電源的L5 的另一端與電源的L6 的另一端與電源的A相連接，所述第五雙向開B相連接，所述第六雙向開C相連接，所述第四雙向開述第三電容 C3和第四電容關(guān)S4、第五雙向開關(guān) S5和第六雙向開關(guān) S6的另一端均連接說明書4/5 頁CN 102739033 BC4之間的；所述第四電感 L4 和所述第四雙向開關(guān)S4 之間的點上點連接述第七二極管 D7和所述第八二極管D8之間的點上， 所述第五電感 L5 和所述第五雙向開關(guān) S5之間的點上 ；所述第六電感D9和所述第十二極管D10之間的述第十點連接述第九二極管L6 和所述第六雙向開關(guān)S6 之間的點連接極管D11和所述第十

23、二二極管D12之間的點上。0027所述雙向開關(guān)是由兩個開關(guān)管反向串聯(lián)組成，所述開關(guān)管上并聯(lián)有二極管，所述二極管是寄生二極管或復合二極管。00280029動信號 驅(qū)動信號所述開關(guān)管是 MOS管或是。所述第一 Vienna 變換器的 A 相驅(qū)動信號_A與1 第二 Vienna 變換器的 A相驅(qū)_A同2 頻率同幅值、占空比各自_B與1 第二 Vienna 變換器的、相位錯開 180；第一 Vienna 變換器的 B相B相驅(qū)動信號_B同2 頻率同幅值、占空比各自_C與1 第二 Vienna 變換器、相位錯開 180 ；第一 Vienna 變換器的 C相驅(qū)動信號的 C相驅(qū)動信號_C同2 頻率同幅值、占空

24、比各自、相位錯開 180。0030：電路中的電感 L1-L6 相同，二極管 D1-D12相同，本實施例按照三相平衡的原則且為快恢復二極管。雙向開關(guān)管 S1-S3 相同，母線電容 C1-C4相同。 其中母線電容本質(zhì)上只有兩個電容 C1、C2，起串聯(lián)均分母線電壓的作用。在具體電路表現(xiàn)中，母線電容可以是 2個、4 個、6 個也可以是 8 個。其數(shù)量為 2N 個（N 為大于 1 的整數(shù)），特點在于 N個電容并聯(lián)，陽極接 HV+，陰極 GND兩端，另外 N個電容也并聯(lián)，陽極接 GND，陰極接 HV-。本實施例采用4Vienna 變換器的交錯并聯(lián)。是 ：以 A相為例， 當 A相電壓為正，S1 開通時，VA

25、對 L1個電容，目的在于方便理解兩個0031Vienna 變換器的工充電，電感電流 IL1 上升，D1承受反壓斷開， C1 電壓下降 ；S1關(guān)斷時，L1 電感兩端電壓反向，VA和 VL1 共同通過 D1對 C1 充電，電感電流 IL1 下降，C1 電壓上升。當 A 相電壓為負， S1 開通時，VA對 L1 充電，電感電流 IL1 負方向上升，D2承受反壓斷開， C2電壓下降 ；S1 關(guān)斷時，L1 電感兩端電壓反向， VA和 VL1 共同通過 D2 對 C2 充電，電感電流 IL1 負方向下降，C2電壓上升。A 相電流通過 S1 的通斷達到功率因數(shù)校正的目的。B 相、C相工頻上相位與電網(wǎng)一致，

26、依次錯開 120。，使得電感電流 IL1 波形跟隨輸入電壓 VA波形，與 A相一致。 A、B、C 三相各自工作， 工0032雙向開關(guān)的作用是在正負兩個電流方向上，能通過開關(guān)信號， 正確的通道的開通與關(guān)斷。無論 a b 兩點（如圖 3、圖 4 標注）的電位差是正還是負， 當 MOS管有驅(qū)動信號時，電流都能從高電位流向低電位。當MOS管無驅(qū)動信號時， a b 兩點之間無電流通過。0033B2、是：A、B、C三相_A、_A、_B、_本實施例的工工作，即的電流來_C、_C的2 驅(qū)動信號分別根據(jù)L1-L6， 使 L1 和 L4 的電流波形跟隨 A 相電壓 VA，L2 和 L5 的電流波形跟隨B 相電壓 VB，L3 和 L6 的電流波形跟隨 C相電壓VC?？傮w上，L1 和 L4 的電